数据中心冷却方式比较

随着对云计算和其他数据密集型网络服务的需求不断飙升,数据中心管理者的任务是提供更高的计算能力。

在满足这些需求的同时,他们也面临着不少挑战。 数据中心需要从现有的IT基础设施中获得更多数据,同时在此基础上进行战略性建设。 需要关注的是,随着计算能力的提高,新一代服务器产生的热量也在增加,需要合适的冷却技术来维持最佳的环境条件。

在数据中心冷却方面,运营商和管理者有多种选择。 但并非所有选择都能获得同样的效果。 让我们来总结一下当今常见的冷却策略及其优缺点:

传统空气冷却:受限的选择

未来极端密度配置的服务器最高功率将达到40kW

空气冷却系统是维持最佳环境条件的最传统方法,已经存在了数十年。 这种系统将冷空气释放到空间当中,使其通过冷通道,让IT硬件通过硬件前端和组件吸入冷空气,然后将其喷出至热通道中。 热空气随后被送回系统,经过冷却后再输送至数据中心,形成循环。

然而,这些系统很快将不足以管理现代数据中心设备不断增长的工作量和发热量。 传统上,功率达到10千瓦的服务器已经被认为是高密度配置,而未来则不一样, 极端密度配置 的功率最高可达40千瓦——这个数字对于传统的空气冷却方法来说根本无法承受。 简而言之,高功率系统产生的热量太大,空气冷却无法有效或高效地发挥作用。

间接(冷板)冷却系统:并发问题的可能性

冷板通过闭环液体冷却系统吸热和散热。 与传统的空气冷却系统相比,这种系统更高效、更紧凑,为数据中心管理人员提供了一些明显的优势。

不过,这种冷却方法可能耗资昂贵,而且其效率依赖于稳定的水供应。 随着时间的推移,管道和水泵有可能被腐蚀,从而增加了在装满电子设备的空间发生泄漏的风险。

单相与双相浸入式冷却数据中心浸入式冷却:真正的突破

作为克服数据中心热量问题和随之而来的机架密度损失的一种实用选择,液体浸入式冷却技术正在得到越来越多的采用。 一些 科技界的巨头 已开始利用其优势,且需求 会不断增长。

浸入式冷却应用将计算机组件浸入不导电的介电流体中。 目前使用的浸入式冷却系统分为两种:单相双相。 虽然这两种方法都涉及将硬件完全浸没在液体当中,但两者之间却有着很大的不同。

单相浸入式冷却中,硬件被浸入到介质流体中,流体与IT设备直接接触,并流经散热机制将热量传导出去。 有机流体或卤化流体均可用于此用途,但后者通常成本较高,环境可持续性也较差。

双相冷却中,碳氟化合物基流体与设备热点接触时很容易沸腾,流体会从液体转变为蒸汽,蒸汽会在热交换器中冷凝,并通过再循环回到冷却槽中。 这种液态到气态的相变可使流体从设备中吸收大量热量,但同时也需要集成系统设计元素以促进转换,此外还需要密封系统来防止因蒸发而造成代价高昂的流体损失。

就数据中心而言, 两种设置都能带来巨大的效益,包括:

 
功率密度图标
提高功率密度
设备寿命图标
延长设备寿命
热性能图标
改善热性能
占地面积图标
高效利用地面空间
电力使用图标
提高电力使用效率

想要深入了解浸入式冷却技术,请在此处阅读我们的白皮书

单相流体定制

服务器浸入液体中

与双相系统相比,单相系统具有一些独特的优势,其中最重要的一点是能够根据特定的性能特点定制冷却流体。

例如,在服务器系统中普遍用到的铜,当暴露于油或水中时特别容易受到腐蚀。 这意味着防腐蚀性能是冷却流体的一项关键特性。通过使用特定的化学成分和腐蚀抑制剂,可令流体具备防腐蚀能力,以免服务器系统受到腐蚀的影响。

而从其他方面看,流体的耐久性也是浸入式冷却的一个关键特性。 由于定期更换冷却液会占用时间和维护成本,理想情况下,流体的使用寿命应与需要冷却的服务器系统相同,从而减少定期更换的需要。 这种性能特点还有其他作用——随着功率需求的增加,新一代的流体应该能够帮助延长硬件的预期使用寿命。

浸入式冷却技术正在从其他技术中脱颖而出,并将 在不久的将来成为数据中心冷却的标准选择。对于数据中心管理者来说,落后的代价是昂贵的。 

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