Дискусија о технологији одвођења топлоте дата центра

Брзи раст изградње дата центара доводи до све више опреме у рачунарској сали, која обезбеђује константну температуру и влажност расхладног окружења за дата центар. Потрошња енергије дата центра ће се значајно повећати, праћена пропорционалним повећањем система за хлађење, система за дистрибуцију електричне енергије, упс-а и генератора, што ће донети велике изазове у потрошњи енергије дата центра. У време када се цела држава залаже за очување енергије и смањење емисије, ако дата центар слепо троши друштвену енергију, то ће неминовно привући пажњу владе и народа. То не само да није погодно за будући развој центра података, већ је и у супротности са друштвеним моралом. Стога је потрошња енергије постала најважнији садржај у изградњи дата центра. У циљу развоја дата центра потребно је континуирано проширивати скалу и повећавати опрему. Ово се не може смањити, али степен искоришћености опреме треба да се побољша у употреби. Други велики део потрошње енергије је расипање топлоте. Потрошња енергије система за климатизацију дата центра чини скоро више од једне трећине потрошње енергије целог дата центра. Ако можемо да уложимо више напора у ово, ефекат уштеде енергије дата центра ће бити тренутан. Дакле, које су технологије одвођења топлоте у дата центру и који су будући правци развоја? Одговор ће се наћи у овом чланку.

Систем ваздушног хлађења

Систем директног проширења ваздушног хлађења постаје систем ваздушног хлађења. У систему за хлађење ваздуха, половина кругова за циркулацију расхладног средства се налази у клима уређају машинске собе дата центра, а остатак се налази у кондензатору за хлађење спољашњег ваздуха. Топлота унутар машинске собе се истискује у спољашњу средину кроз цевовод за циркулацију расхладног средства. Врући ваздух преноси топлоту на завојницу испаривача, а затим на расхладно средство. Расхладно средство високе температуре и високог притиска се компресором шаље у спољашњи кондензатор, а затим зрачи топлоту у спољашњу атмосферу. Енергетска ефикасност система ваздушног хлађења је релативно ниска, а топлота се распршује директно ветром. Из перспективе хлађења, главна потрошња енергије долази од компресора, унутрашњег вентилатора и ваздушно хлађеног спољашњег кондензатора. Због централизованог распореда спољашњих јединица, када су све спољашње јединице укључене лети, очигледна је локална акумулација топлоте, што ће смањити ефикасност хлађења и утицати на ефекат коришћења. Штавише, бука ваздушно хлађене спољашње јединице има велики утицај на околину, што је лако утицати на околне становнике. Природно хлађење се не може усвојити, а уштеда енергије је релативно ниска. Иако ефикасност хлађења ваздушног система за хлађење није висока и потрошња енергије је и даље велика, то је и даље најчешће коришћена метода хлађења у дата центру.

Систем за хлађење течности

Систем ваздушног хлађења има своје неизбежне недостатке. Неки дата центри су почели да се окрећу течном хлађењу, а најчешћи је систем воденог хлађења. Систем воденог хлађења уклања топлоту кроз плочу за измјену топлоте, а хлађење је стабилно. За замену кондензатора за размену топлоте потребан је спољни расхладни торањ или суви хладњак. Водено хлађење поништава ваздушно хлађену спољашњу јединицу, решава проблем буке и има мали утицај на животну средину. Систем воденог хлађења је сложен, скуп и тежак за одржавање, али може да испуни захтеве за хлађењем и уштедом енергије великих центара података. Поред воденог хлађења постоји и хлађење уља. У поређењу са воденим хлађењем, систем за хлађење уља може додатно смањити потрошњу енергије. Ако се усвоји систем за хлађење уља, проблем прашине са којим се суочава традиционално ваздушно хлађење више не постоји, а потрошња енергије је много мања. За разлику од воде, уље је неполарна супстанца, која неће утицати на електронско интегрисано коло и неће оштетити унутрашњи хардвер сервера. Међутим, течни систем хлађења је увек био грмљавина и киша на тржишту, а мало центара података ће усвојити ову методу. Зато што систем за хлађење течности, било потапањем или другим методама, захтева филтрирање течности да би се избегли проблеми као што су акумулација загађивача, прекомерни седимент и биолошки раст. За системе на бази воде, као што су они системи за течно хлађење са расхладним торњем или мерама испаравања, проблеми са седиментом треба да се третирају уклањањем паре у датој запремини, и треба их одвојити и „испразнити“, чак и ако такав третман може изазвати проблеме животне средине.

Евапоративни или адијабатски систем хлађења

Технологија евапоративног хлађења је метода хлађења ваздуха коришћењем смањења температуре. Када се вода сретне са топлим ваздухом који струји, он почиње да испарава и постаје гас. Одвођење топлоте испаравањем није погодно за расхладне флуиде штетне по животну средину, цена инсталације је ниска, традиционални компресор није потребан, потрошња енергије је ниска и има предности уштеде енергије, заштите животне средине, економичности и побољшања квалитета ваздуха у затвореном простору . Хладњак за испаравање је велики вентилатор који увлачи врући ваздух на подлогу за мокру воду. Када вода у влажној подлози испари, ваздух се хлади и истискује. Температура се може контролисати подешавањем протока ваздуха у хладњаку. Адијабатско хлађење значи да у процесу адијабатског подизања ваздуха, ваздушни притисак опада са повећањем висине, а ваздушни блок ради споља услед проширења запремине, што резултира смањењем температуре ваздуха. Ове методе хлађења су још увек нове за дата центар.

Затворени систем хлађења

Поклопац хладњака затвореног система хлађења је запечаћен и додат је експанзиони резервоар. Током рада, пара расхладне течности улази у експанзиони резервоар и тече назад у радијатор након хлађења, што може спречити губитак велике количине расхладне течности испаравањем и побољшати температуру тачке кључања расхладне течности. Затворени систем хлађења може осигурати да мотору није потребна расхладна вода 1 ~ 2 године. Приликом употребе мора се обезбедити заптивање да би се постигао ефекат. Расхладна течност у експанзионом резервоару се не може напунити, остављајући простор за експанзију. Након две године употребе, испразните и филтрирајте и наставите да користите након подешавања састава и тачке смрзавања. То значи да је недовољан проток ваздуха лако изазвати локално прегревање. Затворено хлађење се често комбинује са воденим или течним хлађењем. Систем воденог хлађења се такође може претворити у затворени систем, који може ефикасније распршити топлоту и побољшати ефикасност хлађења.

Поред горе наведених метода одвођења топлоте, постоје многе дивне методе одвођења топлоте, од којих су неке чак и примењене у пракси. На пример, природна дисипација топлоте се користи за изградњу дата центра у хладним нордијским земљама или на морско дно, а „екстремно дубока хладноћа“ се користи за хлађење опреме у дата центру. Попут Фацебооковог центра података на Исланду, Мицрософтовог центра података на морском дну. Поред тога, водено хлађење не може користити стандардну воду. Морска вода, кућна отпадна вода, па чак и топла вода могу се користити за загревање дата центра. На пример, Алибаба користи воду језера Киандао за одвођење топлоте. Гугл је успоставио дата центар који користи морску воду за дисипацију топлоте у Хамини у Финској. ЕБаи је изградио свој дата центар у пустињи. Просечна спољна температура дата центра је око 46 степени Целзијуса.

Горе наведено уводи уобичајене технологије одвођења топлоте центара података, од којих су неке још увек у процесу сталног побољшања и још увек су лабораторијске технологије. За будући тренд хлађења дата центара, поред рачунарских центара високих перформанси и других центара података заснованих на Интернету, већина дата центара ће се преселити на места са нижим ценама и нижим трошковима енергије. Усвајањем напредније технологије хлађења, трошкови рада и одржавања дата центара ће бити додатно смањени и енергетска ефикасност ће бити побољшана.