2018年,ODCC-開放式數據中心峰會,其中有4、5個專題是討論液冷技術的。并且發布了《液冷技術與應用發展白皮書》,液冷技術在一夜之間成了數據中心業內人士熱議的話題。
2019年信通院云大所何所長曾發表文章稱,隨著邊緣計算、大數據、人工智能技術的創新發展,承擔著海量計算任務的數據中心,需要更高性能的服務器來滿足業務發展的需要,根據摩爾定律的發展,芯片的升級帶來了芯片溫度的升級,傳統的風冷已經無法冷卻服務器那顆滾燙的“芯”。對于解決“高熱密度數據中心散熱”問題,比傳統空調系統來說,更具備優勢的,就是當前業界最流行的液冷技術,當傳統風冷已經無法滿足需求時,液冷成了數據中心未來發展的不二選擇,液冷技術它不僅降溫快、能耗低,VPS租用,而且是最環保的。液冷的發展經歷了研究期(1992年以前),萌芽期(1992年—2016年),小規模應用期(2016年至今)。
液冷技術相對于傳統風冷技術有如下明顯優勢:
A:熱量帶走更多:同體積液體帶走熱量是同體積空氣的近3000倍。
B:溫度傳遞更快:液體導熱能力是空氣的25倍。
C:噪音品質更好:同等散熱水平時,液冷噪音水平比風冷噪音降低20-35分貝。
D:耗電節能更省:液冷系統約比風冷系統節省電量30%-50%。
液冷技術目前有三種技術形態:第一種:冷板式;第二種:浸沒式;第三種:噴淋式。目前三種液冷技術形態在業內均有小規模的應用。
第一種:冷板式:
冷卻液體不直接與發熱元器件接觸,主要發熱器件固定在冷板上,依靠流經冷板的液體在設計好的液體散熱器內流動,通過液體循環將熱量帶走的冷卻方式。
第二種:浸沒式:
將散熱部件(單板&芯片)直接浸沒在不導電液體中,利用液體蒸發將散熱部件釋放熱量帶走的一種散熱方式,將發熱元器件直接浸沒到冷卻液中,冷卻液通過小功率變頻泵驅動,循環到板式換熱器與水循環系統換熱,水循環系統再將換取的熱量帶到冷卻塔進行冷卻,依靠液體的流動循環帶走IT設備運行所產生的熱量,浸沒式液冷是典型的直接接觸型液冷,目前比較流行的是將服務器浸沒在特殊設計的箱體中。
第三種:噴淋式:
將不導電液體通過噴淋板直接噴淋在服務器發熱元器件(PCB單板&芯片)上面。依靠液體的流動循環帶走IT設備運行所產生的熱量,依靠液體重力經集液孔回流到集液箱,冷卻液通過小功率變頻泵驅動,循環到板式換熱器與水循環系統換熱,水循環系統再將換取的熱量帶到冷卻塔進行冷卻,通過液體的循環
不斷一帶走熱量的一種散熱形式。噴淋式是典型的直接接觸型液冷。
噴淋液冷是一種冷卻方式采用液體對服務器設備直接噴淋冷卻的技術方案,該技術方案由室外冷卻單元、液冷CDU、液冷機柜、液冷服務器組成。如下圖:
液冷的三種技術形態,冷板式發展得最早,廣泛應于高性能臺式電腦的芯片散熱中。近期也應用于服務器的散熱上面。浸沒式則主要針對數據中心的散熱,噴淋式也主要針對數據中心的散熱。
由于冷板式和浸沒式的液冷技術已為人們所熟知,以下主要介紹一下噴淋式液冷技術:
噴淋式液冷數據中心在應用上具有如下優勢:
1:省電
PUE小于等于1.1,滿足國家政策要求
PUE值定在1.05-1.1之間,節約能源,減少碳排放。
電費支出減少50%,直接噴淋液冷可大幅提升服務器集成功率密度,相對傳統風冷最大密度可提升10倍,大幅度降低機房空間,機房空間節省75%-90%,
2:靜音
液冷服務器完全無風扇設計,服務器運行狀態下機柜(關閉)外側測試噪音低于20分貝,令整個機房處于非常安靜的狀態。未來的液冷機房將是一個靜音的機房。
3:高密度
傳統風冷機柜的功率密度一般為5-6KW,噴淋液冷機柜的功率密度最高可達56KW每柜。
4:可靠
服務器拆除了風扇,大幅度減低了服務器的振動,液體隔離了靜電和灰塵,對服務器的元器件起到保護作用。
5:寬容
冷卻液兼容各種型號的服務器。液冷服務器基本處于密封狀態,對環境的溫度、濕度、空氣潔凈度等要求更低,相對傳統風冷服務器有更強的環境適應能力,可適用于較差機房環境部署。
6:壽命長