طراحی حرارتی تابلو برق خنک کننده مایع

با افزایش اینترنت، رایانش ابری و خدمات کلان داده، مصرف کل انرژی مراکز داده در حال افزایش است و بهره وری انرژی آنها نیز بیش از پیش مورد توجه قرار می گیرد. بر اساس آمار داده ها، میانگین بازده مصرف برق (PUE) ارزش مراکز داده در چین 1.49 است که بسیار بالاتر از نیاز پیشنهادی کمیسیون توسعه و اصلاحات ملی برای مراکز داده بزرگ جدید کمتر از 1.25 است. کاهش PUE ضروری است، چگونه سازندگان تجهیزات شبکه می توانند مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند و در عین حال عملکرد بالای تراشه ها را تضمین کنند؟ سیستم خنک کننده، به عنوان یک عامل کلیدی که بر عملکرد و مصرف انرژی تأثیر می گذارد، به کانون اصلاح مرکز داده تبدیل شده است و فناوری خنک کننده مایع، به دلیل مزایای منحصر به فرد خود، به تدریج جایگزین خنک کننده هوای سنتی به عنوان راه حل اصلی خنک کننده می شود.

ما دریافتیم که میانگین مصرف انرژی مراکز داده تا 33 درصد است که نزدیک به یک سوم کل انرژی مصرفی مراکز داده است. دلیل این امر این است که سیستم خنک کننده سنتی با هوا خنک که در مراکز داده استفاده می شود از هوا با ظرفیت گرمای ویژه بسیار کم به عنوان وسیله خنک کننده استفاده می کند که توسط فن های داخل تجهیزات هدایت می شود تا گرما را از CPU و سایر منابع حرارتی به سینک های حرارتی دور از IT منتقل کند. تجهیزات، استفاده مجدد از مبدل های حرارتی فن کویل یا خنک کننده تهویه مطبوع برای گردش هوا برای اتلاف گرما و خنک کننده نیز محدودیت ضروری خنک کننده هوا است. بنابراین، چگونگی حل بهره وری انرژی سیستم خنک کننده تبدیل به یک چالش تکراری تکنولوژیکی شده است که سازندگان تجهیزات در محیط سیاست جدید با آن مواجه هستند.

از دیدگاه الزامات اتلاف حرارت تراشه دستگاه. با توسعه تراشه های سوئیچ، اگرچه فرآیندهای تراشه با کارایی بالا (مانند 5 نانومتر) می توانند به طور موثری مصرف توان محاسباتی واحد را کاهش دهند، با افزایش پهنای باند تراشه سوئیچ به 51.2 ترابیت بر ثانیه، مصرف انرژی کل یک تراشه به حدوداً افزایش یافته است. 900 وات نحوه حل مشکل اتلاف حرارت تراشه دستگاه به یک نقطه دشوار در طراحی کلی سخت افزار تبدیل شده است. ظرفیت خنک کننده سیستم خنک کننده با هوا در آستانه رسیدن به حد مجاز است. حتی اگر هیت سینک های خنک شونده با هوا می توانند مشکلات اتلاف حرارت فعلی سوئیچ ها را حل کنند، اما در نهایت زمانی که 102.4/204.8Tbps به جریان اصلی تبدیل شود و مصرف برق تراشه در آینده افزایش یابد، ناکافی خواهند بود. بنابراین، فناوری خنک کننده مایع کارآمدتری برای نسل بعدی تجهیزات فناوری اطلاعات پدیدار شده است. در 5-10 سال آینده، در این صنعت اتفاق نظر وجود دارد که خنک کننده با هوا خنک در مراکز داده به تدریج با خنک کننده مایع جایگزین می شود.

فن آوری خنک کننده مایع فعلی عمدتا به خنک کننده مایع تک فاز و خنک کننده مایع دو فاز تقسیم می شود. خنک کننده مایع تک فاز به مایع خنک کننده اشاره دارد که حالت مایع خود را در طول فرآیند اتلاف گرما در گردش حفظ می کند و به راحتی گرما را از طریق ظرفیت گرمایی ویژه بالا می گیرد. خنک کننده مایع دو فازی به تغییر فاز مایع خنک کننده در طی فرآیند اتلاف گرما در گردش اشاره دارد، جایی که خنک کننده گرمای تجهیزات را از طریق گرمای نهان بسیار زیاد تبدیل به گاز می برد. در مقایسه با روش‌های دیگر، خنک‌کننده مایع تک فاز پیچیدگی کمتری دارد و دستیابی به آن آسان‌تر است، و ظرفیت اتلاف حرارت آن برای پشتیبانی از تجهیزات فناوری اطلاعات در مراکز داده کافی است، و آن را به انتخاب تعادل فعلی تبدیل می‌کند.

خنک کننده مایع تک فاز به خنک کننده مایع صفحه سرد و خنک کننده مایع غوطه وری تقسیم می شود. خنک کننده مایع صفحه سرد صفحه خنک کننده مایع را روی دستگاه گرمایش اصلی تجهیزات ثابت می کند، با تکیه بر مایعی که از صفحه سرد جریان می یابد تا گرما را از بین ببرد و به هدف اتلاف گرما دست یابد. خنک کننده مایع غوطه وری فرآیند غوطه وری مستقیم کل دستگاه در مایع خنک کننده است، با تکیه بر گردش طبیعی یا اجباری مایع برای از بین بردن گرمای تولید شده توسط تجهیزاتی مانند سرورها.

مزایای خنک کننده مایع صفحه سرد عبارتند از: حداقل تغییرات در اتاق کامپیوتر کلی، فقط نیاز به تغییرات در قفسه، واحدهای توزیع خنک کننده (CDUs) و سیستم تامین آب. علاوه بر این، خنک‌کننده مایع صفحه سرد می‌تواند از طیف وسیع‌تری از انواع خنک‌کننده استفاده کند و به خنک‌کننده غوطه‌وری بسیار کمتری نیاز دارد و در نتیجه هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه کمتری را به دنبال دارد. علاوه بر این، زنجیره صنعت خنک کننده مایع صفحه سرد بالغ تر و قابل قبول تر در بازار است.

مزایای خنک کننده مایع غوطه وری عبارتند از: (1) به دلیل تماس مستقیم مایع خنک کننده با تجهیزات، توانایی اتلاف گرما قوی تر است و خطر گرم شدن بیش از حد دستگاه کمتر است. (2) تجهیزات خنک کننده مایع غوطه ور نیازی به فن ندارند، که منجر به لرزش کمتر و عمر طولانی تر تجهیزات سخت افزاری می شود. (3) دمای منبع آب سرد در سمت اتاق دستگاه خنک کننده مایع غوطه ور بالاتر است و قسمت بیرونی راحت تر گرما را دفع می کند. بنابراین، انتخاب مکان اتاق ماشین دیگر به اندازه دوره هوا خنک محدود به منطقه و دما نیست.

استفاده از فناوری خنک‌کننده مایع در سوئیچ‌های مرکز داده نه تنها مشکلات حرارتی خود را حل می‌کند، بلکه استقرار یکپارچه با سرورهای خنک‌کننده مایع را امکان‌پذیر می‌کند و ساخت و عملیات یکپارچه زیرساخت مرکز داده را تسهیل می‌کند. خنک کننده مایع از تبادل فناوری های جدید برای به حداکثر رساندن عملکرد، توسعه محصولات مرکز داده خوب بیشتر و ایجاد مشترک اقتصاد دیجیتال سبز پشتیبانی می کند.