数据中心(IDC)液冷技术那些事儿

现代化的数据中心承担了大量数据计算和存储,这对系统性能稳定度的要求与日俱增。为了提供更高能效来满足业务发展的需要,服务器乃至机房的散热就成为关键,而对解决“高热密度数据中心散热”问题方面,比起传统空调系统来说,更具备优势的,就是当前业界最流行的液冷技术,它不仅降温快、能耗低,并且还是最环保的。在此就聊聊“数据中心(IDC)液冷技术那些事儿”。

数据中心(IDC)液冷技术

什么是液冷?

液冷是指使用高比热容的液体作为热量传输的工质满足服务器等IT设备散热需求的冷却方式。液冷技术并不是最近才应用于计算机和IT领域的,在上个世纪60年代,IBM的大型计算机就采用了水冷技术。目前液冷技术主要应用于高性能计算。

液冷技术的明显效果包括:

①    热量带走更多:同体积液体带走热量是同体积空气3000倍;

②   温度传递更快:液体导热能力是空气25倍;

③   噪音品质更好:同等散热水平时,液冷系统噪音比风冷噪音降低10~15dBA;

>④   耗电节能更省:液冷系统约比风冷系统节电30%。

冷却液主要类型:

液冷的关键是冷却液,必须能够快速吸收热量,并且在汽化和液化过程中都能够很高效进行热传递,同时并且必须做到无腐蚀性。因此重点的冷却液为以下几种。用户选择时重点考虑场景和价格:

氟化液

氟化液是目前应用最广泛的浸没式冷却液,起初作用是线路板清洁液,由于其绝缘且不燃的惰性特点被应用于数据中心液冷技术中,但价格最为昂贵。

矿物油

单相矿物油无味无毒不易挥发,是一种环境友好、价格相对低廉的绝缘冷却液,但由于矿物油粘性较高比较容易残留,且易分解,是可燃性物质,在某些特定条件下还是具有燃烧的风险。

主要是去离子水。水具有较高的比热容,是一种良好的散热媒介,价格低廉环境友好无污染,并且与现有的系统兼容。但由于水是非绝缘体,只能应用于非直接接触型液冷技术中,一旦发生泄漏会对IT设备造成致命损害。

数据中心部署液冷技术的主要阻碍有哪些?

既然液冷技术具有风冷技术无法比拟的优点,并且市场的驱动力使得液冷技术的大规模应用具备了坚实的基础,那是不是在数据中心部署液冷技术就没有任何阻碍了呢?显然事情并不是如此简单:

① 缺乏相应的标准支持

目前液冷技术,尤其是浸没式液冷技术在数据中心还缺乏大规模应用案例,并且缺乏相应的国家或者行业标准对于这一技术进行有效的规范。

② 数据中心的空间利用率

目前的数据中心物理基础设施的设计是基于目前的风冷系统架构,一个简单的例子,楼体的承重,机房的层高等,浸没式液冷基于液体容器的设计,以及人员维护的便利性,必然造成空间利用率降低。

③ 制冷架构颗粒度过低,造成运行与维护变得复杂

液冷的颗粒度是机柜(箱体)级,服务器级甚至是芯片级的,比目前主流的风冷系统颗粒度过低,系统复杂而且维护也相对困难。

④ 腐蚀

在前文提到的三种常见类型的冷却液,其本身都是没有腐蚀性的,例如水,但水中的其它物质却具有腐蚀性,因此在冷板式液冷中通常采用去离子的纯水。此外,矿物油和氟化物本身也不具备腐蚀性,但由于与空气接触并被空气中的其它物质污染而具有潜在腐蚀IT设备的风险,需要预处理来避免这种情况的发生,也推高了液冷技术部署的成本。

液冷技术对于现有的数据中心的制冷架构是一个巨大的挑战,同时也是巨大的机遇,随着液冷技术的不断完善,必将在数据中心制冷领域占据重要的地位。


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