Mluvíme o technologii chlazení datových center
Rychlý růst výstavby datových center vedl k tomu, že počítačová místnost má stále více vybavení, které poskytuje datovému centru chlazení s konstantní teplotou a vlhkostí.
Spotřeba energie datového centra se výrazně zvýší, následuje úměrný nárůst chladicích systémů, systémů distribuce energie, UPS a generátorů, což představuje velkou výzvu pro spotřebu energie datového centra.
V době, kdy celá země prosazuje úsporu energie a snižování emisí, pokud datová centra slepě spotřebovávají sociální energii, nevyhnutelně přitáhnou pozornost vlády a lidí. Nejen, že to nepřispívá k budoucímu rozvoji datových center, ale je to také v rozporu se společenskou morálkou, takže spotřeba energie se stala nejvíce znepokojeným obsahem výstavby datových center.
Pro rozvoj datového centra je nutné neustále rozšiřovat jeho rozsah a nevyhnutelně zvyšovat vybavení. To nelze snížit, ale je třeba zlepšit využití zařízení. Další velkou část spotřeby energie tvoří odvod tepla. Spotřeba energie klimatizačního systému datového centra představuje téměř jednu třetinu spotřeby energie celého datového centra. Pokud na tom můžete pracovat tvrději, efekt úspory energie datového centra se zlepší. Ihned. Jaké technologie chlazení jsou tedy v datovém centru k dispozici a jaké jsou budoucí směry vývoje? Odpověď najdete v tomto článku.
Systém chlazení vzduchem
Ze vzduchem chlazeného systému přímé expanze se stává vzduchem chlazený systém. U vzduchem chlazeného systému je polovina cirkulační smyčky chladiva umístěna v klimatizaci počítačové místnosti datového centra a zbytek je umístěn ve venkovním vzduchem chlazeném kondenzátoru. Teplo uvnitř strojovny je vytlačováno do venkovního prostředí potrubím, které využívá k cirkulaci chladivo. Horký vzduch přenáší teplo do spirály výparníku a poté do chladiva. Vysokoteplotní a vysokotlaké chladivo je posíláno do venkovního prostředí kompresorem Kondenzátorem a poté vyzařováno teplo do venkovní atmosféry. Systém chlazení vzduchem má relativně nízkou energetickou účinnost a přímo odvádí teplo větrem. Z hlediska chlazení tvoří hlavní spotřebu energie kompresor, vnitřní ventilátor a vzduchem chlazený venkovní kondenzátor. Vzhledem k centralizovanému uspořádání venkovních jednotek, kdy jsou venkovní jednotky všechny zapnuté v létě, je zřejmý fenomén lokální akumulace tepla, který sníží účinnost chlazení a ovlivní efekt využití. Navíc hluk vzduchem chlazené venkovní jednotky má větší dopad na okolní prostředí a je náchylný k dopadu na okolní obyvatele. Nelze použít přirozené chlazení a úspora energie je relativně nízká. Přestože má systém chlazení vzduchem nízkou účinnost odvodu tepla a vysokou spotřebu energie, stále jde o nejrozšířenější metodu odvodu tepla v datových centrech.
Kapalinový chladicí systém
Vzduchem chlazené systémy mají své nevyhnutelné nedostatky. Některá datová centra začala přecházet na kapalinové chlazení a nejčastější jsou vodou chlazené systémy. Systém vodního chlazení odebírá teplo výměnou desek a chlazení je stabilní. K výměně kondenzátoru pro výměnu tepla je zapotřebí venkovní chladicí věž nebo suchý chladič. Vodní chlazení eliminuje vzduchem chlazenou venkovní jednotku, která řeší problém hluku a má malý dopad na životní prostředí. Systém vodního chlazení je složitější, nákladnější a obtížněji se udržuje, ale dokáže splnit požadavky na chlazení a úsporu energie velkých datových center. Kromě vodního chlazení existuje chlazení olejem. Ve srovnání s vodním chlazením může systém chlazení oleje dále snížit spotřebu energie. Pokud je použit systém chlazení oleje, problém s prachem, kterému čelí tradiční vzduchové chlazení, již nebude existovat a spotřeba energie bude mnohem nižší. Na rozdíl od vody je olej nepolární látka, která neovlivňuje elektronický integrovaný obvod a nepoškozuje vnitřní hardware serveru. Kapalinové chladicí systémy však byly na trhu vždy bouřlivé a deštivé a jen málo datových center si tuto metodu osvojí. Protože systém chlazení kapalin, ať už jde o ponor nebo jiné metody, vyžaduje, aby byla kapalina filtrována, aby se předešlo problémům, jako je hromadění nečistot, nadměrné usazeniny a biologický růst. U systémů na bázi vody, jako jsou systémy chlazení kapalinou, které používají chladicí věže nebo odpařování atd., v daném objemu, je nutné řešit problém sedimentů spolu s odstraňováním páry a je třeba ji oddělit a" odvodněné" k likvidaci, a to i tehdy. Toto zacházení může způsobit problémy s životním prostředím. Odpařovací nebo adiabatický chladicí systém.
Technologie odpařovacího chlazení je metoda chlazení vzduchu pomocí poklesu teploty. Když se voda setká s proudícím horkým vzduchem, začne se vypařovat a měnit se v plyn. Odvod tepla odpařováním není vhodný pro chladiva, která jsou škodlivá pro životní prostředí, a náklady na instalaci jsou nízké. Nevyžaduje použití tradičních kompresorů, má nízkou spotřebu energie a má výhody úspory energie, ochrany životního prostředí, hospodárnosti a zlepšení kvality vnitřního vzduchu. Odpařovací chladič je velký ventilátor, který nasává horký vzduch na podložku s mokrou vodou. Když se voda v mokré podložce odpaří, vzduch se ochladí a vytlačí ven. Teplotu lze regulovat nastavením proudění vzduchu chladičem. Adiabatické chlazení znamená, že při procesu adiabatického stoupání vzduchu klesá tlak vzduchu s rostoucí výškou a vzduchový blok díky své objemové roztažnosti pracuje externě, což vede ke snížení teploty samotného vzduchu. Pro datová centra jsou tyto způsoby chlazení stále nové.
Uzavřený chladicí systém
Kryt chladiče uzavřeného chladicího systému je utěsněn a je přidána expanzní nádoba. Během provozu se páry chladicí kapaliny dostávají do expanzní nádoby a po ochlazení proudí zpět do chladiče, což může zabránit velkým ztrátám chladicí kapaliny odpařováním a zvýšit teplotu bodu varu chladicí kapaliny. Uzavřený chladicí systém může zajistit, že motor nebude muset doplňovat chladicí vodu po dobu 1 až 2 let. Při použití musí být zajištěno těsnění, aby se dosáhlo účinku. Chladicí kapalinu v expanzní nádrži nelze naplnit a ponechává prostor pro expanzi. Po dvou letech používání se vypustí a přefiltruje a před dalším používáním se upraví složení a bod tuhnutí. Uzavřený znamená, že proudění vzduchu je nedostatečné, což může snadno způsobit místní problémy s přehříváním. Uzavřené chlazení je často kombinováno s vodním chlazením nebo kapalinovým chlazením a systém vodního chlazení může být také přeměněn na uzavřený systém, který může účinněji odvádět teplo a zlepšovat účinnost chlazení.
Kromě výše popsaných metod odvodu tepla existuje mnoho úžasných metod odvodu tepla a některé byly dokonce uvedeny do praxe. Například pomocí přirozeného odvodu tepla je datové centrum postaveno v chladných severských zemích nebo postaveno na mořském dně a zařízení v datovém centru je chlazeno pomocí"extrémně hlubokého chladu". Stejně jako datové centrum postavené Facebookem na Islandu staví Microsoft datové centrum pod mořem. Kromě toho lze vodní chlazení použít bez standardní vody, k odvodu tepla pro datové centrum lze použít mořskou vodu, domovní odpadní vodu nebo dokonce horkou vodu. Například Alibaba využívá k odvodu tepla vodu z jezera Thousand Island Lake. Google zřídil datové centrum ve finské Hamině, které využívá k odvodu tepla mořskou vodu. eBay postavil své datové centrum v poušti. Průměrná venkovní teplota datového centra je asi 46 stupňů Celsia. .
Výše uvedené představuje běžně používané technologie chlazení datových center, z nichž některé jsou stále v procesu neustálého zlepšování a stále se jedná o laboratorní technologie. Kvůli budoucímu trendu odvodu tepla datových center se kromě vysoce výkonných výpočetních center a dalších internetových datových center většina datových center přesune do míst s nižšími cenami a nižšími náklady na energii. Přijetím pokročilejších technologií pro odvod tepla dále snižovat náklady na provoz a údržbu datového centra a zlepšovat energetickou účinnost.
