Analýza datového centra kapalinového chlazení a chladicího průmyslu
S inovativním rozvojem technologií, jako je umělá inteligence, cloud computing, velká data a blockchain, nastala éra 5G komunikace vyznačující se vysokou rychlostí, nízkou latencí a velkou konektivitou. Vzhledem k tomu, že informační infrastruktura, datová centra a komunikační zařízení nesou stále větší množství výpočetní zátěže, zvyšují se také požadavky na efektivitu výpočetní techniky.
Aby bylo možné čelit výzvám výkonu síťového zpracování, servery datových center a komunikační zařízení neustále zlepšují své schopnosti zpracování a integraci, což vede k neustálému zvyšování hustoty výkonu. Tyto změny přinášejí nejen obrovské problémy se spotřebou energie, ale také vyšší požadavky na chladicí zařízení a technologie z důvodu vysoké hustoty tepla. Tradiční technologie chlazení vzduchem představuje překážku tváří v tvář scénářům s vysokou hustotou tepla a účinnost rozptylu tepla již nemůže držet krok s účinností výpočtu. V této souvislosti přitáhla technologie chlazení kapalinou v průmyslu širokou pozornost díky své ultra vysoké energetické účinnosti, ultra vysoké hustotě tepla a dalším charakteristikám. Technologie chlazení kapalinou je jediný způsob, jak vyřešit problémy s tlakem rozptylu tepla a úsporou energie.
Neustálé zvyšování výpočetního výkonu podporuje růst hustoty výkonu, což klade nové požadavky na chladicí technologie. Neustálé zvyšování výpočetního výkonu podporuje neustálé zlepšování výkonu komunikačních zařízení a spotřeba energie čipů a hustota tepelného toku se také neustále zvyšují. Hustota výkonu každé generace vývoje produktu se zvyšuje o 30-50 procent. Maximální spotřeba současného procesoru platformy X86 je 300-400W a nejvyšší hustota tepelného toku čipu v oboru přesáhla 120 W/cm2; Neustálé zlepšování hustoty výkonu čipu přímo omezuje odvod tepla a spolehlivost čipu a tradiční schopnosti odvádění tepla chlazené vzduchem jsou stále obtížnější udržet. Nárůst výkonové hustoty čipu také vedl ke zvýšení výkonové hustoty celé skříně, přičemž současné maximum přesahuje 30kW/rack; Vyšší výzvy byly také postaveny na chladicí technologii počítačových místností. Kapalinové chlazení, jako vznikající technologie chlazení v datových centrech, se používá k řešení potřeb rozptylu tepla u skříní s vysokou hustotou výkonu.
Kapalinové chlazení má výhody, jako je nízká spotřeba energie, vysoký odvod tepla, nízká hlučnost a nízké TCO. Chladicí kapacita kapaliny je 1000-3000krát větší než kapacita vzduchu. Technologie kapalinového chlazení může realizovat výhody vysoké hustoty, nízkého hluku, nízkého teplotního rozdílu přenosu tepla a obecného volného chlazení. Ve srovnání s technologií chlazení vzduchem má nesrovnatelné technické výhody. Je to vynikající řešení chlazení, které lze použít ve scénářích, kde je třeba výrazně zlepšit výpočetní výkon, energetickou účinnost a hustotu nasazení.
Kapalné chladivo je jedním z klíčových faktorů v technologii kapalinového chlazení. Při aplikaci technologie ponorného (kontaktního) kapalinového chlazení je kromě požadavků na hardwarové vybavení jedním z nejkritičtějších faktorů také kapalné chladivo. Pro vhodnou kontaktní kapalinou chlazenou chladicí kapalinu vyžaduje:
1) dobré termofyzikální vlastnosti. Pro změnu fáze je zapotřebí vysoká tepelná vodivost, měrná tepelná kapacita, nízká viskozita a vysoké latentní teplo vypařování.
2) Nízký bod tuhnutí a koeficient roztažnosti.
3) Jednofázové chlazení kapalinou vyžaduje vysoký bod varu.
4) Dvoufázové chlazení kapalinou vyžaduje vhodný bod varu a úzký rozsah varu.
5) Má dobrou chemickou a tepelnou stabilitu pro elektronická zařízení.
6) Vysoký bod vzplanutí a teplota samovznícení.
7) Žádná korozivní účinky na systémové materiály (kovy, nekovy a další organické látky).
8) Nevyžadují se žádná nebo jen minimální regulační omezení (šetrné k životnímu prostředí, netoxické, biologicky odbouratelné atd.).
9) Ekonomika.
V současnosti je technologie chlazení vzduchem jedním z nejvyspělejších a nejrozšířenějších řešení chlazení v datových centrech. V posledních letech se v rámci politiky „dvou uhlíku“ index PUE datových center neustále snižoval a většina regionů požaduje, aby účinnost využití elektřiny nepřesáhla 1,25, a aktivně podporovaly modernizaci a transformaci datových center. S urychleným nasazením serverů se pozornost odvětví stala předmětem dalšího snižování spotřeby energie a dosažení zeleného rozvoje datových center.
