傳統數據中心超過一半的能耗用於冷卻設備,成為行業發展的關鍵瓶頸。雖然風冷仍是業內最普遍採用的技術,但越來越多伺服器開始選擇「泡澡」降溫。
運行中的「刀片式浸沒相變液冷」伺服器
12月10日,國內IT基礎設施廠商中科曙光(603019)啟動「液冷爆發」倒計時儀式,並將時針撥到了距象徵液冷在數據中心行業全面爆發的「零時」僅餘10分鐘位置。曙光節能總經理何繼盛介紹,隨著世界範圍內首個「刀片式浸沒相變液冷」技術的大規模部署,目前曙光部署的液冷伺服器已達數萬臺,液冷取代風冷成主流有望3至5年內實現。
推廣液冷技術迫在眉睫
2017年,中國數據中心總耗電量達到1200億-1300億千瓦時,這個數字超過三峽大壩和葛洲壩電廠發電量之和。據IDC預測,到2020年中國數據中心耗電量為2962億千瓦時,2025年高達3842.2億千瓦時。
為引導在建「數據中心」降低能耗,從2018年至今,
北京、
上海、深圳等多地出臺了「數據中心建設」指導意見、準則,「液冷」也由此成為行業焦點技術。據IDC發布的《2019中國企業綠色計算與可持續發展研究報告》顯示,在調查超過200家大型企業中,超過50%的企業已大規模部署並使用模塊化數據中心、液體冷卻等「綠色計算」技術。報告注意到,有85%的受訪企業PUE值(Power Usage Effectiveness)在1.5-2.0之間,仍有較大改進空間。
液冷技術的優勢
相比傳統風冷,液冷技術的優勢有很多。
首先是帶走的熱量更多了,同體積液體帶走熱量是同體積空氣的3000倍。然後是溫度傳遞更快,液體導熱能力是空氣的25倍,因此液冷也廣泛受到超頻玩家們的青睞,非常有利於挑戰處理器極限頻率。
再有就是降噪品質更好,浸沒式
水泵的噪音要遠遠小於風扇。同等散熱水平時,液冷系統噪音比風冷噪音降低10~15dBA。最後就是更加節能,液冷系統約比風冷系統節電30%,很多大型數據中心與超算中心通過水冷技術都可以將PUE值降到1.05以下。
為什麼氟化冷卻液是趨勢
液冷的關鍵是冷卻液,其必須能夠快速吸收熱量,並且在汽化和液化過程中都能夠很高效地進行熱傳遞,同時必須做到無腐蝕性。
目前主要的冷卻液為以下幾種,用戶選擇時重點考慮場景和價格:
第一種是去離子純淨水。水是一種良好的散熱媒介,價格低廉環境友好無汙染。缺點是去離子水容易被汙染,難以保持絕緣狀態,只能應用於非直接接觸型液冷技術中,一旦發生洩漏會對IT設備造成致命損害。
第二種是礦物油,在很多機械設備中經常可以看到,礦物油價格低廉並且絕緣,但粘性較高,且其易分解,在特定條件下具有燃燒風險。
最後是氟化液,它最初是線路板清潔液,其絕緣且不燃的惰性特點被應用於數據中心液冷,是目前應用最廣泛的浸沒式冷卻液,但是在三種冷卻液中價格最昂貴。
可以看到氟化液是最適合做冷卻液的材質。據公開資料報導,國內的阿里、騰訊、百度等雲計算巨頭都已開始嘗試液冷數據中心,他們使用的冷卻液大多是進口氟化冷卻液,比如3M的氫氟醚:Novec 7100 和 Novec 7200,這類進口產品價格高昂但在國外應用較成熟。隨著國產氫氟醚逐漸產業化,在中科曙光等中國IT企業大力推廣液冷技術的配套伺服器之際,價格有優勢的國產氫氟醚有望打開市場。