本文來源：京東云開發(fā)者社區(qū)
隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市的蓬勃發(fā)展以及大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的深入發(fā)展和應(yīng)用，作為數(shù)據(jù)計算、存儲或連接交換的基礎(chǔ)支撐與驅(qū)動技術(shù)進步的基石，數(shù)據(jù)中心是中國推進新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵資源，數(shù)據(jù)中心的發(fā)展將持續(xù)強勁增長。隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市的蓬勃發(fā)展以及大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的深入發(fā)展和應(yīng)用，作為數(shù)據(jù)計算、存儲或連接交換的基礎(chǔ)支撐與驅(qū)動技術(shù)進步的基石，數(shù)據(jù)中心是中國推進新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵資源，數(shù)據(jù)中心的發(fā)展將持續(xù)強勁增長。
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服務(wù)器能力的遞增，隨之而來的就是整體功耗的上漲；而機房布局面積限定與機架尺寸限定使得服務(wù)器的體積不能有太大的變化，要在有限的空間里裝進無限可能，服務(wù)器只能在“功耗胖子”的路上越走越遠······
功耗的增加必然會導(dǎo)致服務(wù)器的散熱需求的增加，那么這個越來越胖的家伙怎么才能進行有效地散熱呢？
相信大家都會有這樣的生活經(jīng)驗，在炎炎夏日中我們?nèi)绾尾拍苁孢m愜意？
最初的辦法就是找個樹蔭，曬不到就涼快了！
如果還是熱？那就扇扇子！
再不行？那就開空調(diào)！
依然不行？那就直接去沖個涼吧！
電子設(shè)備的散熱設(shè)計也是相似的歷程，最初的自然散熱設(shè)備只要找個溫度不高的使用環(huán)境就能很好的工作了，散熱設(shè)計？ME隨便擺一下就OK了！
自然扇熱設(shè)備
當慢慢自然散熱搞不定的時候，風(fēng)冷散熱模式上線，系統(tǒng)里放幾顆風(fēng)扇、整體風(fēng)道劃分，散熱問題就能解決，輕松加愉快！
風(fēng)冷散熱設(shè)備
再后來電子設(shè)備尤其是服務(wù)器的需求量增大，集群部署能更好的運營管理，數(shù)據(jù)中心機房要維持良好的設(shè)備運行環(huán)境，機房空調(diào)就必不可少，無論集中送風(fēng)還是冷水列間，機房環(huán)境溫度低了，服務(wù)器也就安生了！
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心制冷流程圖
當前電子設(shè)備的功耗密度已經(jīng)是最初的幾倍甚至十幾倍，設(shè)備不斷更新迭代，但機房沒法跟上更新的節(jié)奏，部署密度受限、機房供風(fēng)不足、整體PUE過高等這些問題亟待解決；對服務(wù)器端，功耗明顯上升的都是個別部件，整個系統(tǒng)熱島現(xiàn)象明顯，受限于結(jié)構(gòu)空間，只能不斷的加大系統(tǒng)風(fēng)量，就要求風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速越來越高，伴隨的就是震動強、噪聲高、功耗大；面對這些問題，風(fēng)冷散熱模式捉襟見肘，用冷水沖個涼吧！
數(shù)據(jù)中心液冷機房
工質(zhì)在散熱設(shè)計中扮演搬運工的角色，搬運工人數(shù)可理解為密度，單人每次負重量理解為比熱容C，單位時間內(nèi)搬運的次數(shù)就是換熱系數(shù)h；空氣的比熱容約為1.0KJ/(KgK)、換熱系數(shù)20~100 W/(m2K)、密度約為1.3g/L，而水的比熱容約為4.0KJ/(Kgk)、換熱系數(shù)200~1000 W/(m2K)、密度約為1Kg/L；簡單換算工作效率可以得到，風(fēng)冷相當于一個人搬、一次搬運一個箱子、單位時間搬運20次，而水冷就相當于770人搬、每人一次搬運4個箱子，每人單位時間搬運200次，理論上是風(fēng)冷的3萬倍！實際運行中因各類限制，不會達到這么大的差距，但液冷的散熱效率也是風(fēng)冷的幾千倍。
液冷的方式有多種，主要可以歸納為浸沒式、噴淋式、冷板式三個大類；
浸沒式：將整個服務(wù)器直接浸泡在工作介質(zhì)中，根據(jù)工質(zhì)工作狀態(tài)可細分為非相變和相變兩類；
噴淋式：工質(zhì)通過服務(wù)器上蓋板，直接滴漏或噴射在服務(wù)器的熱源上，再通過服務(wù)器底殼收集運出，通常工質(zhì)不發(fā)生相變；
噴淋式液冷服務(wù)器
冷板式：工質(zhì)通常選用純水，利用管路輸送進服務(wù)器，再通過冷板與系統(tǒng)熱源發(fā)生換熱后導(dǎo)出服務(wù)器。
冷板式液冷服務(wù)器
綜合考慮機房運維、系統(tǒng)性能、上線風(fēng)險等方面，目前容易接受且應(yīng)用最多的是冷板式液冷模式；根據(jù)循環(huán)架構(gòu)的不同，又可分為開式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng)。
閉式系統(tǒng)是自循環(huán)的小系統(tǒng)，最常見的應(yīng)用是PC主機箱液冷，透明機箱加帶色的工質(zhì)，系統(tǒng)一運轉(zhuǎn)，非常炫酷：
閉式循環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)&原理
與閉式循環(huán)系統(tǒng)相比，開式系統(tǒng)對機房節(jié)可能更有幫助。它能夠?qū)崃哭D(zhuǎn)移至室外進行散熱，減少機房的空調(diào)用量，降低整體PUE。
系統(tǒng)通常劃分成一次側(cè)和二次側(cè)兩部分，一次側(cè)為機房供水，包括室外的干冷器和冷水機組；二次側(cè)為機房內(nèi)布局部分，包括供液環(huán)路和服務(wù)器內(nèi)部流道；兩個部分通過CDU（Coolant Distribution Unit冷量分配單元）中的板式換熱器發(fā)生間壁式換熱，工質(zhì)不做混合。
開式循環(huán)系統(tǒng)
冷板式液冷服務(wù)器主要由快速接頭、管路和冷板組成：
快速接頭可以實現(xiàn)帶壓插拔維護服務(wù)器，水路的自動斷開和導(dǎo)通；
管路負責(zé)水路的運輸工作，在服務(wù)器內(nèi)進行流道設(shè)計；
液冷板的作用是提供冷水與熱源之間換熱的場所，內(nèi)部有各類流道設(shè)計應(yīng)對不同使用場景。
根據(jù)DCFF發(fā)布的《中國數(shù)據(jù)中心能源使用報告2018》，截止2018年底，中國大小數(shù)據(jù)中心總量在40萬個以上，在線使用服務(wù)器數(shù)量超過1200萬臺，年增長率在13.4%~17.7%之間，所有服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備耗電量約324.4億度電，占全社會總用電量1%，隨著數(shù)據(jù)中心的數(shù)量及服務(wù)器保有量增加，該比例會持續(xù)增大，達到或接近美國數(shù)據(jù)中心社會總用電量占比的1.5%~2%水平。
初步評估，液冷機房的PUE可以做到1.1左右，即324.4億度電需要的散熱配套設(shè)備功耗為32.44億度電，而當前較好的風(fēng)冷機房PUE平均可以做到1.4左右，即散熱配套設(shè)備功耗為129.76億度電；液冷一年可以節(jié)省97億度電！相當于千萬級人口大城市的年均居民用電總量。
由于其回液溫度明顯高于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)回液，廢熱品味顯著提高，可以大幅度提升熱回收應(yīng)用價值，在未來規(guī)劃利用新型數(shù)據(jù)中心余熱回收技術(shù)，為需求場所提供綠色清潔的熱源，從而達到能源的高效與綠色化應(yīng)用。
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