數(shù)據(jù)中心“冷”戰(zhàn)：風(fēng)冷“不冷”液冷崛起

       12月10日，在中國IDC產(chǎn)業(yè)年度大典“液冷科技”專場分論壇上，賽迪顧問邀請液冷產(chǎn)業(yè)各方聯(lián)合發(fā)布了《中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》，其中提出：與風(fēng)冷技術(shù)相比，液冷技術(shù)的高效制冷效果，將更有益于服務(wù)器使用效率和穩(wěn)定性提升，令數(shù)據(jù)中心在有限空間內(nèi)，能夠布置盡可能多的服務(wù)器，從而提升數(shù)據(jù)中心運(yùn)算效率。

       該白皮書指出：液冷技術(shù)兼具節(jié)能降噪的優(yōu)勢，其余熱利用也可以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此液冷技術(shù)崛起將會成為大勢所趨。據(jù)預(yù)測，2025年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模將超千億元 。

       以白皮書發(fā)布為契機(jī)，數(shù)據(jù)中心風(fēng)冷與液冷之爭再度成為了業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

風(fēng)冷和液冷之爭由來已久

       應(yīng)該說，數(shù)據(jù)中心風(fēng)冷、液冷之爭由來已久，究其原因還是在于數(shù)據(jù)中心在使用風(fēng)冷技術(shù)過程中普遍存在著種種不足，讓風(fēng)冷式數(shù)據(jù)中心在使用中暗藏危機(jī)：數(shù)據(jù)中心溫度很低，IT設(shè)備卻沒有得到有效降溫，從而降低了IT設(shè)備的可靠性、安全性。

       風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心非常突出的一個(gè)短板：機(jī)架的功率密度偏低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算中心30kw+的需求。數(shù)據(jù)中心空間寸土寸金，風(fēng)冷“不冷”的矛盾日益突出。

作為風(fēng)冷技術(shù)的升級方案，液冷技術(shù)快速崛起，已經(jīng)成為大勢所趨。

       與風(fēng)冷技術(shù)相比，液冷技術(shù)并不存在氣流流動不規(guī)則、冷熱氣流混合等問題，其冷熱分布、流動等一目了然，從而降低了運(yùn)維管理的門檻，實(shí)現(xiàn)更高效率、服務(wù)保障。液冷技術(shù)因此受到追捧和青睞!

中科曙光旗下專注基礎(chǔ)設(shè)施研發(fā)的子公司曙光數(shù)創(chuàng)公司高級副總裁姚勇指出：液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心大規(guī)模商用時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，液冷將成為新時(shí)期數(shù)據(jù)中心建設(shè)顯著的特征和標(biāo)簽!姚勇斷言：數(shù)據(jù)中心將迎來“液冷數(shù)據(jù)中心”新時(shí)代。

液冷技術(shù)快速掃描

       從原理上講，液冷技術(shù)概念簡單，就是使用液體作為冷媒，與ICT設(shè)備進(jìn)行熱交換，帶走熱量為ICT設(shè)備降溫。

       與風(fēng)冷技術(shù)相比， 液冷技術(shù)具有溫度傳遞快、帶走熱量多、噪音低和節(jié)能、節(jié)省空間的優(yōu)勢。以熱量帶走更多為例：同體積液體帶走的熱量是風(fēng)冷的3000倍;熱傳導(dǎo)的效率是空氣的25倍。液冷在技術(shù)指標(biāo)上優(yōu)勢明顯。

        在技術(shù)路線上，液冷技術(shù)可以分為 間接制冷和直接制冷兩種方式，而直接制冷又可以分為相變和非相變。其中，間接制冷也稱冷板式;直接制冷又稱為浸沒式。

       液冷技術(shù)中，間接制冷或者 冷板式比較簡單，主要通過冷板與ICT設(shè)備進(jìn)行熱交換，冷板設(shè)計(jì)可以給數(shù)據(jù)中心機(jī)架安裝液冷門，也可以深入到ICT設(shè)備中，與CPU等發(fā)熱器件貼合帶走熱量。

       冷板式液冷微模塊配合數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)使用，能夠輕松實(shí)現(xiàn)單機(jī)柜40kw～55kw的功率密度。有實(shí)際數(shù)據(jù)表明，采用液體冷媒，90%以上的熱量可以通過冷媒帶走，風(fēng)冷部分功耗可以降低70%～80%，年平均節(jié)省電費(fèi)40%～50%，數(shù)據(jù)中心PUE可以優(yōu)化至1.2，大大提升數(shù)據(jù)中心能源效率。

       有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，由于引入冷板式液冷系統(tǒng)，會帶來25%以內(nèi)建設(shè)成本增加(相對于風(fēng)冷)，但是由于液冷系統(tǒng)能源效率顯著， 3年系統(tǒng)運(yùn)行就可以回收液冷系統(tǒng)的建設(shè)成本，如果折算額外性能提升，這個(gè)回收期可以進(jìn)一步縮短到2.5年。

       在很多傳統(tǒng)的印象中，液冷系統(tǒng)部署比較復(fù)雜，更有很多人會擔(dān)心液體泄漏、冷凝水等問題。 這種擔(dān)心實(shí)際上是多余的，如今，冷板技術(shù)已經(jīng)非常成熟。以曙光為例，已經(jīng)提供了液冷微模塊、液冷機(jī)柜、分布式CDM、豎直分液單元VCDU以及冷板式液冷服務(wù)器等多種成熟的產(chǎn)品。與此同時(shí)，曙光還可以根據(jù)用戶實(shí)際需要，提供冷板液冷服務(wù)器定制開發(fā)。

       相比冷板式液冷系統(tǒng)，全封閉相變浸沒式液冷系統(tǒng)是 一種更加徹底的液冷技術(shù)設(shè)計(jì)。其中，高密度計(jì)算節(jié)點(diǎn)(如刀片)完全浸沒在冷媒中，冷媒與發(fā)熱元器件直接接觸，從而減少了接觸熱阻。如果采用相變換熱，則潛熱為比熱的數(shù)百倍。采用浸沒式設(shè)計(jì)，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，不僅將風(fēng)扇功耗降低為0，也可以將噪音控制在45分貝以內(nèi)。此外，全浸沒方式，其內(nèi)部溫度場均勻，不僅一次性解決了全部元器件的散熱問題，同時(shí)也大大提升了元器件的可靠性。

       以采用“刀片式浸沒相變液冷”技術(shù)的 中科曙光新一代計(jì)算機(jī)“硅立方”為例，其PUE降至1.04(全球數(shù)據(jù)中心PUE平均值為1.58)，相比風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心能效比提升超30%，CPU等核心芯片部件性能可提升20%，單機(jī)柜功率密度達(dá)160Kw，計(jì)算設(shè)備可靠性至少提升一個(gè)數(shù)量級。

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