双碳时代主题下，冷板液冷真的是空中楼阁么？

通过“碳达峰”与“碳中和”行动实现可持续发展&＃xff0c;是当前人类社会的共识。进入数字时代&＃xff0c;作为信息系统运行的物理载体&＃xff0c;数据中心建设规模与数量增速迅猛&＃xff0c;在源源不断为经济社会提供必不可少的算力的同时&＃xff0c;也必须承担起节能减排、绿色发展的重任。

在众多的绿色数据中心解决方案中&＃xff0c;冷却系统的技术创新是成效最显著&＃xff0c;也是行业最关注的发展方向。知名芯片厂商英特尔近日联合液冷生态合作伙伴共同发布了《绿色数据中心创新实践——冷板液冷系统设计参考》&＃xff0c;以加强业界对冷板式液冷的认知&＃xff0c;推动数据中心产业的绿色发展进程。

生态联合 共促绿色数据中心转型

近年来&＃xff0c;我国数据中心用电量飞速增长&＃xff0c;已占到全社会总用电量的 1.5%-2% 左右。鉴于此&＃xff0c;国家出台了一系列政策引导数据中心的绿色化发展&＃xff0c;并对数据中心电能利用效率&＃xff08;Power Usage Effectiveness&＃xff0c;PUE&＃xff09;提出了硬指标&＃xff1a;新建大型及以上数据中心PUE要降低到 1.3 以下&＃xff0c;并进一步要求“东数西算”国家枢纽节点内PUE 指标要控制在 1.25 以内。

绿色数据中心建设是一项复杂的系统工程&＃xff0c;除PUE这一能源利用效率指标外&＃xff0c;还涉及绿色设计及绿色采购、能源资源使用管理、设备绿色管理等多种因素&＃xff0c;因此这一复杂体系需要多种创新技术及方案协同发力&＃xff0c;综合施治。

作为可持续发展理念的践行者&＃xff0c;以及半导体产业的领军企业&＃xff0c;英特尔多方位探索绿色数据中心节能减排技术、工具和方式方法&＃xff0c;重点聚焦于能效与功率密度、先进散热技术和基础设施智能化这三个垂直领域&＃xff0c;从XPU等器件级到服务器系统、机架和数据中心四个层面&＃xff0c;创新推出“四横三纵”矩阵型绿色数据中心技术框架&＃xff08;见图一&＃xff09;&＃xff0c;为数据中心产业加速节能减碳提供可灵活组合、定制的方案。

▲图一 英特尔绿色数据中心技术框架

在数据中心的日常运行中&＃xff0c;冷却系统一直是非IT设备能耗的主要来源&＃xff0c;传统的风冷系统能耗往往可接近数据中心整体能耗的一半。同时&＃xff0c;随着数据中心向高密化、大规模化的发展&＃xff0c;传统的冷却技术已经难以满足新型数据中心的散热需求。

因此&＃xff0c;研发更先进的制冷技术成为绿色数据中心建设的核心重点之一。冷板式液冷为代表的数据中心制冷新技术&＃xff0c;凭借更高的冷却效率&＃xff0c;可以支持更高的功率密度&＃xff0c;以及对数据中心机房改造要求低等特性&＃xff0c;已成为业内呼声最高的发展方向。

液冷作为一种较风冷散热能力更强的技术&＃xff0c;应用于数据中心可展现出以下明显优势&＃xff1a;

• 满足高功率密度机柜的散热需求&＃xff0c;提高数据中心使用效率&＃xff1b;
• 循环系统耗能少&＃xff0c;系统噪音小&＃xff1b;
• 占地小&＃xff0c;易于选址&＃xff0c;全国布局皆可实现低PUE运行&＃xff1b;
• 降低总拥有成本&＃xff0c;增加算力产出&＃xff1b;
• 余热回收易实现&＃xff0c;热源品味和余热系统效率高&＃xff1b;
• 适应性强&＃xff0c;可直接与原制冷系统兼容。

《绿色数据中心创新实践——冷板液冷系统设计参考》。由英特尔与包括CSP、运营商、企业用户、OEM、液冷部件商与服务器托管商在内的众多合作伙伴均参与编纂&＃xff0c;英特尔携手产业生态伙伴紧密合作、联合创新的重要成果之一&＃xff0c;旨在与冷板液冷生态伙伴及潜在使用者分享对于冷板液冷技术关键部件设计选型的考量&＃xff0c;并促进冷板液冷系统的标准化发展&＃xff0c;进而降低设计与使用成本&＃xff0c;推动建立并完善冷板液冷生态体系。

专业、详尽、可落地的液冷实践参考书

《绿色数据中心创新实践——冷板液冷系统设计参考》从专业的角度&＃xff0c;对冷板式液冷的概念、原理、构成等进行了详尽的阐述&＃xff0c;并且根据实际应用场景需求&＃xff0c;对如何计解决方案和选择冷板液冷配件给出了极具可行性的参考建议。

冷板式液冷是指采用液体作为传热工质在冷板内部流道流动&＃xff0c;通过热传递对热源实现冷却的非接触液体冷却技术。在冷板式液冷系统中&＃xff0c;服务器芯片等发热器件不直接接触液体&＃xff0c;而是通过装配在需要冷却的电子元器件上的冷板进行散热。因此该方式对现有服务器芯片组件及附属部件改动量较小&＃xff0c;可操作性更强&＃xff0c;成为目前成熟度最高、应用最广泛的液冷散热方案。

《绿色数据中心创新实践——冷板液冷系统设计参考》围绕液冷一次侧及二次侧整个链路的设计展开&＃xff08;见图二&＃xff09;&＃xff0c;可为参与冷板散热系统设计、验证、管路的连接组装、系统的检测及维护人员工程实践提供系统化参考和指导。

▲图二 冷板式液冷整体链路图

其中&＃xff0c;冷板式液冷一次侧冷源可采用机械制冷系统和自然冷却系统。机械制冷系统包括风冷冷冻水系统和水冷冷冻水系统&＃xff0c;可提供12C-18℃的中温冷冻水&＃xff1b;自然冷却是在室外气象条件允许的情况下&＃xff0c;利用室外空气的冷量而不需机械制冷的冷却过程&＃xff0c;自然冷却系统可采用开式冷却塔、闭式冷却塔和干冷器等设备实现&＃xff0c;可提供30C以上的冷却水。液冷一次侧冷源形式需结合次侧末端水温需求和项目地室外环境情况确定。

二次侧液体回路是指从冷量分配单元到机架&＃xff0c;通过供回冷却工质歧管和IT设备连接&＃xff0c;然后再通过歧管返回冷量分配单元的设计。来自二次侧冷却回路的热量通过冷量分配单元的板式热交换器传递到一次侧冷却回路&＃xff0c;最终排放到大气中或被热回收再利用。

冷板系统的配件设计考量涉及冷却工质、冷板设计、冷量分配单元&＃xff08;CDU&＃xff09;、机架式冷却工质供回液歧管、循环泵、自封式快换接头、二次侧管路、背板空调等广泛的内容领域和设计标准与规范&＃xff0c;设计参考对上述要素都给予了系统阐述。

设计考量从硬件与效能两个角度出发。在硬件方面&＃xff0c;设计参考对各类部件、材料进行了细致阐述&＃xff0c;对于不同的选型进行了优缺点分析&＃xff0c;探讨了部件、材料应用中可能涉及到的结构、设计等问题&＃xff0c;并指明了部件、材料应该遵循的国家标准及条款&＃xff0c;对目前可采用的产品类型进行了推荐。

在效能方面&＃xff0c;设计参考以实际场景为基准&＃xff0c;提出了各部件的作用与应该达到的效能&＃xff0c;特别是在不同的参数、结构、使用环境中&＃xff0c;各产品在体积、重量、效能&＃xff0c;乃至运输环节应该达成的性能指标。

服务稳定、不间断是数据中心运营中最核心的诉求。设计参考对冷板式液冷系统的泄漏检测和干预、压力安规设置了单章阐述&＃xff0c;确保数据中心在采用冷板式液冷技术时的安全、稳定运行。

打造绿色新生态&＃xff0c;开启液冷新未来

在发布《绿色数据中心创新实践——冷板液冷系统设计参考》的同期&＃xff0c;英特尔携手广泛的生态伙伴&＃xff0c;成立“绿色数据中心技术创新论坛”&＃xff0c;集合多家ICT产业上下游厂商&＃xff0c;继续扩大技术“手印”&＃xff0c;合力共建绿色、可持续发展的产业生态。

《绿色数据中心创新实践——冷板液冷系统设计参考》的发布&＃xff0c;为数据中心冷板式液冷技术的普及提供可靠的路径&＃xff0c;为液冷技术的应用、研究进一步发展奠定了基础。随着数据中心进入液冷时代&＃xff0c;绿色算力将成为国民经济实现高质量发展最主要的动力与保障&＃xff0c;为数字经济整体迈向“碳中和”奠定坚实基石&＃xff0c;为全球可持续发展作出贡献。

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| 文章来源&＃xff1a;中国IDC圈