Discussie over warmteafvoertechnologie van datacenter

De snelle groei van de bouw van datacenters leidt tot steeds meer apparatuur in de computerruimte, die zorgt voor een koelomgeving met constante temperatuur en vochtigheid voor het datacenter. Het stroomverbruik van het datacenter zal sterk toenemen, gevolgd door de proportionele toename van koelsysteem, stroomdistributiesysteem, ups en generator, wat grote uitdagingen met zich meebrengt voor het energieverbruik van het datacenter. In een tijd waarin het hele land pleit voor energiebesparing en emissiereductie, zal het datacenter als het blindelings sociale energie verbruikt, onvermijdelijk de aandacht trekken van de overheid en de bevolking. Het is niet alleen niet bevorderlijk voor de toekomstige ontwikkeling van het datacenter, maar druist ook in tegen de maatschappelijke moraal. Daarom is het energieverbruik de belangrijkste factor geworden bij de bouw van het datacenter. Om het datacenter te ontwikkelen, is het noodzakelijk om continu schaalvergroting en apparatuur te vergroten. Dit kan niet worden verminderd, maar de bezettingsgraad van apparatuur moet tijdens het gebruik worden verbeterd. Een ander groot deel van het energieverbruik is warmteafvoer. Het energieverbruik van een airconditioningsysteem in een datacenter is goed voor bijna meer dan een derde van het energieverbruik van het hele datacenter. Als we daar meer op kunnen inzetten, is het energiebesparende effect van het datacenter direct merkbaar. Dus, wat zijn de warmteafvoertechnologieën in het datacenter en wat zijn de toekomstige ontwikkelingsrichtingen? Het antwoord vind je in dit artikel.

Luchtkoelsysteem

Luchtkoelsysteem met directe expansie wordt luchtkoelsysteem. In het luchtkoelsysteem bevindt de helft van de koudemiddelcirculatiecircuits zich in de airconditioner van de machinekamer van het datacenter en de rest bevindt zich in de buitenluchtkoelcondensor. De warmte in de machinekamer wordt via de koelmiddelcirculatieleiding naar de buitenomgeving geperst. De hete lucht draagt ​​de warmte over aan de verdamperspiraal en vervolgens aan het koelmiddel. Het koudemiddel met hoge temperatuur en hoge druk wordt door de compressor naar de buitencondensor gestuurd en straalt vervolgens de warmte uit naar de buitenlucht. De energie-efficiëntie van het luchtkoelsysteem is relatief laag en de warmte wordt direct door de wind afgevoerd. Vanuit het oogpunt van koeling is het belangrijkste energieverbruik afkomstig van de compressor, de binnenventilator en de luchtgekoelde buitencondensor. Door de gecentraliseerde lay-out van buitenunits, wanneer alle buitenunits in de zomer zijn ingeschakeld, is plaatselijke warmteaccumulatie duidelijk, wat de koelingsefficiëntie zal verminderen en het gebruikseffect zal beïnvloeden. Bovendien heeft het geluid van een luchtgekoelde buitenunit een grote impact op de omgeving, wat gemakkelijk een impact heeft op de omwonenden. Natuurlijke koeling kan niet worden toegepast en de energiebesparing is relatief laag. Hoewel het koelrendement van het luchtkoelsysteem niet hoog is en het energieverbruik nog steeds hoog is, is het nog steeds de meest gebruikte koelmethode in het datacenter.

Vloeibaar koelsysteem

Luchtkoelsysteem heeft zijn onvermijdelijke nadelen. Sommige datacenters zijn overgegaan op vloeistofkoeling en de meest voorkomende is een waterkoelsysteem. Het waterkoelsysteem voert de warmte af via de warmtewisselaarplaat en de koeling is stabiel. Een buitenkoeltoren of droge koeler is vereist om de condensor voor warmtewisseling te vervangen. Waterkoeling heft de luchtgekoelde buitenunit op, lost het geluidsprobleem op en heeft weinig impact op het milieu. Het waterkoelsysteem is complex, duur en moeilijk te onderhouden, maar kan voldoen aan de koelings- en energiebesparingseisen van grote datacenters. Naast waterkoeling is er oliekoeling. In vergelijking met waterkoeling kan het oliekoelsysteem het energieverbruik verder verminderen. Als het oliekoelsysteem wordt toegepast, bestaat het stofprobleem van de traditionele luchtkoeling niet meer en is het energieverbruik veel lager. In tegenstelling tot water is olie een niet-polaire substantie die de elektronische geïntegreerde schakeling niet aantast en de interne hardware van de server niet beschadigt. Het vloeistofkoelsysteem is echter altijd onweer en regen op de markt geweest en weinig datacenters zullen deze methode toepassen. Omdat het vloeistofkoelsysteem, of het nu gaat om onderdompeling of andere methoden, filtratie van de vloeistof vereist om problemen zoals ophoping van verontreinigende stoffen, overmatig sediment en biologische groei te voorkomen. Voor op water gebaseerde systemen, zoals die vloeistofkoelsystemen met koeltoren of verdampingsmaatregelen, moeten sedimentproblemen worden behandeld door stoom in een bepaald volume te verwijderen, en ze moeten worden gescheiden en "geloosd", zelfs als een dergelijke behandeling milieuproblemen kan veroorzaken.

Verdampings- of adiabatisch koelsysteem

Verdampingskoelingstechnologie is een methode om lucht te koelen door gebruik te maken van de temperatuurdaling. Wanneer water de stromende hete lucht ontmoet, begint het te verdampen en wordt het gas. Verdampingswarmteafvoer is niet geschikt voor koudemiddelen die schadelijk zijn voor het milieu, de installatiekosten zijn laag, de traditionele compressor is niet nodig, het energieverbruik is laag en het heeft de voordelen van energiebesparing, milieubescherming, zuinigheid en verbetering van de luchtkwaliteit binnenshuis . De verdampingskoeler is een grote ventilator die warme lucht op het natte waterkussen zuigt. Wanneer het water in de natte pad verdampt, wordt de lucht afgekoeld en naar buiten geduwd. De temperatuur kan worden geregeld door de luchtstroom van de koeler aan te passen. Adiabatische koeling betekent dat tijdens het adiabatische stijgen van lucht de luchtdruk afneemt met de toename van de hoogte, en het luchtblok werkt extern vanwege volume-expansie, wat resulteert in een verlaging van de luchttemperatuur. Deze koelingsmethoden zijn nog nieuw voor het datacenter.

Gesloten koelsysteem

De radiateurdop van het gesloten koelsysteem wordt afgedicht en er wordt een expansievat toegevoegd. Tijdens bedrijf komt de koelvloeistofdamp in het expansievat en stroomt na afkoeling terug naar de radiator, wat een grote hoeveelheid verdampingsverlies van koelvloeistof kan voorkomen en de kookpunttemperatuur van koelvloeistof kan verbeteren. Het gesloten koelsysteem kan ervoor zorgen dat de motor 1 ~ 2 jaar geen koelwater nodig heeft. In gebruik moet de afdichting worden verzekerd om het effect te verkrijgen. De koelvloeistof in het expansievat kan niet worden bijgevuld, waardoor er ruimte is voor expansie. Na twee jaar gebruik, ontladen en filtreren en verder gebruiken na aanpassing van de samenstelling en het vriespunt. Het betekent dat onvoldoende luchtstroom gemakkelijk plaatselijke oververhitting kan veroorzaken. Gesloten koeling wordt vaak gecombineerd met waterkoeling of vloeistofkoeling. Het waterkoelsysteem kan ook worden gemaakt in een gesloten systeem, dat de warmte effectiever kan afvoeren en de koelingsefficiëntie kan verbeteren.

Naast de hierboven geïntroduceerde warmteafvoermethoden zijn er vele prachtige warmteafvoermethoden, waarvan sommige zelfs in de praktijk zijn toegepast. Zo wordt natuurlijke warmteafvoer toegepast om het datacenter in koude Scandinavische landen of naar de zeebodem te bouwen, en wordt “extreme diepe kou” gebruikt om de apparatuur in het datacenter te koelen. Zoals het datacenter van Facebook in IJsland, het datacenter van Microsoft in de zeebodem. Bovendien kan waterkoeling geen standaard water gebruiken. Voor de verwarming van het datacenter kan zeewater, huishoudelijk afvalwater en zelfs warm water worden gebruikt. Zo gebruikt Alibaba het water van het Qiandao-meer voor warmteafvoer. Google heeft een datacenter opgericht dat zeewater gebruikt voor warmteafvoer in Hamina, Finland. eBay heeft zijn datacenter in de woestijn gebouwd. De gemiddelde buitentemperatuur van het datacenter ligt rond de 46 graden Celsius.

Het bovenstaande introduceert de gemeenschappelijke technologieën voor warmteafvoer van datacenters, waarvan sommige zich nog steeds in het proces van continue verbetering bevinden en nog steeds laboratoriumtechnologieën zijn. Voor de toekomstige afkoelingstrend van datacenters zullen de meeste datacenters, naast krachtige rekencentra en andere op internet gebaseerde datacenters, verhuizen naar plaatsen met lagere prijzen en lagere energiekosten. Door meer geavanceerde koeltechnologie toe te passen, zullen de exploitatie- en onderhoudskosten van datacenters verder worden verlaagd en zal de energie-efficiëntie worden verbeterd.


Posttijd: 02-08-2021