Analýza chladiaceho a chladiaceho priemyslu dátových centier
S inovatívnym vývojom technológií, ako je umelá inteligencia, cloud computing, veľké dáta a blockchain, nastala éra 5G komunikácie charakterizovaná vysokou rýchlosťou, nízkou latenciou a veľkou konektivitou. Keďže informačná infraštruktúra, dátové centrá a komunikačné zariadenia znášajú čoraz väčšie množstvo výpočtovej záťaže, zvyšujú sa aj požiadavky na efektivitu výpočtovej techniky.
Servery dátových centier a komunikačné zariadenia neustále zdokonaľujú svoje schopnosti spracovania a integráciu, čo vedie k neustálemu zvyšovaniu hustoty výkonu, aby bolo možné čeliť výzvam výkonu sieťového spracovania. Tieto zmeny so sebou prinášajú nielen obrovské problémy so spotrebou energie, ale aj vyššie požiadavky na chladiace zariadenia a technológiu v dôsledku vysokej hustoty tepla. Tradičná technológia chladenia vzduchom predstavuje prekážku pri scenároch s vysokou hustotou tepla a účinnosť odvádzania tepla už nemôže držať krok s výpočtovou účinnosťou. V tejto súvislosti technológia chladenia kvapalinou pritiahla širokú pozornosť v priemysle vďaka svojej mimoriadne vysokej energetickej účinnosti, mimoriadne vysokej hustote tepla a ďalším charakteristikám. Technológia chladenia kvapalinou je jediný spôsob, ako vyriešiť problémy s tlakovým rozptylom tepla a úsporou energie.
Neustále zvyšovanie výpočtového výkonu podporuje rast hustoty výkonu, čo kladie nové požiadavky na chladiacu technológiu. Neustále zvyšovanie výpočtového výkonu podporuje neustále zlepšovanie výkonu komunikačných zariadení a spotreba energie čipu a hustota tepelného toku sa tiež neustále zvyšujú. Hustota výkonu každej generácie vývoja produktu sa zvyšuje o 30-50 percent . Maximálna spotreba energie súčasného procesora platformy X86 je 300-400W a najvyššia hustota tepelného toku čipu v odvetví presiahla 120 W/cm2; Neustále zlepšovanie hustoty výkonu čipu priamo obmedzuje odvod tepla a spoľahlivosť čipu a tradičné schopnosti odvádzania tepla chladeného vzduchom sú čoraz ťažšie udržateľné. Nárast výkonovej hustoty čipu viedol aj k zvýšeniu výkonovej hustoty celej skrine, pričom súčasné maximum presahuje 30kW/rack; Vyššie výzvy boli postavené aj na chladiacu techniku počítačových miestností. Kvapalinové chladenie, ako vznikajúca technológia chladenia v dátových centrách, sa používa na riešenie potrieb rozptylu tepla v skriniach s vysokou hustotou výkonu.
Kvapalinové chladenie má výhody ako nízka spotreba energie, vysoký odvod tepla, nízka hlučnosť a nízke TCO. Chladiaca kapacita kvapaliny je 1000-3000-krát väčšia ako kapacita vzduchu. Technológia chladenia kvapalinou môže realizovať výhody vysokej hustoty, nízkej hlučnosti, nízkeho teplotného rozdielu prenosu tepla a všeobecného voľného chladenia. V porovnaní s technológiou vzduchového chladenia má neporovnateľné technické výhody. Ide o vynikajúce riešenie chladenia, ktoré možno použiť v scenároch, kde je potrebné výrazne zlepšiť výpočtový výkon, energetickú účinnosť a hustotu nasadenia.
Kvapalná chladiaca kvapalina je jedným z kľúčových faktorov technológie chladenia kvapalinou. Pri aplikácii technológie ponorného (kontaktného) chladenia kvapalinou je okrem požiadaviek na hardvérové vybavenie jedným z najdôležitejších faktorov aj kvapalné chladivo. Pre vhodnú kontaktnú kvapalinu chladenú chladiacu kvapalinu vyžaduje:
1) dobré termofyzikálne vlastnosti. Na fázovú zmenu je potrebná vysoká tepelná vodivosť, merná tepelná kapacita, nízka viskozita a vysoké latentné teplo vyparovania.
2) Nízky bod tuhnutia a koeficient rozťažnosti.
3) Jednofázové chladenie kvapalinou vyžaduje vysoký bod varu.
4) Dvojfázové chladenie kvapalinou vyžaduje vhodný bod varu a úzky rozsah varu.
5) Má dobrú chemickú a tepelnú stabilitu pre elektronické zariadenia.
6) Vysoký bod vzplanutia a teplota samovznietenia.
7) Žiadna korozívnosť pre systémové materiály (kovy, nekovy a iné organické látky.
8) Nevyžadujú sa žiadne alebo len minimálne regulačné obmedzenia (šetrné k životnému prostrediu, netoxické, biologicky odbúrateľné atď.).
9) Ekonomika.
V súčasnosti je technológia chladenia vzduchom jedným z najvyspelejších a najpoužívanejších riešení chladenia v dátových centrách. V posledných rokoch sa v rámci politiky „duálneho uhlíka“ index PUE dátových centier neustále znižoval a väčšina regiónov vyžaduje, aby účinnosť využitia elektriny neprekročila 1,25, a aktívne podporovali modernizáciu a transformáciu dátových centier. So zrýchleným nasadením serverov sa do centra pozornosti priemyslu dostala otázka, ako ďalej znižovať spotrebu energie a dosiahnuť ekologický rozvoj dátových centier.
