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为什么需要液冷技术?与风冷相比有什么优势?
chaser12
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发表于 2022-09-16 15:22:27  只看楼主 

近来,液冷数据中心成为行业新宠,开始规模部署,我们曾经介绍过液冷数据中心的种类及优势,回顾《三分钟了解什么是液冷数据中心》。今天,我们来介绍为什么需要液冷技术?它与风冷相比有什么优势?


液冷技术的必要性

在数据中心行业,评价能耗水平的关键指标是电力使用效率(Power Usage Effectiveness),简称PUE,计算公式是:


PUE=总负载/IT负载


一个数据中心的PUE值越是接近1,则该数据中心的能耗则越低。但是因为数据中心机房总是需要额外的能耗来维持运转,比如照明、冷却和消防等等,那么这个数字就总是大于1。


降低PUE值是当前数据中心需要解决的迫切问题。随着数据中心的IT设备和供电系统的高度集成化,机房的散热量也在逐步升高,故而有强大的制冷系统来保证机房的温度维持在一个合理范围内是非常必要的。现在数据中心所消耗的电力仅有约1/3供给了IT负荷,而另外2/3则供给了散热负荷。所以,降低IT设备的发热量则可同时降低设备的散热负荷,为数据中心节约大量电力,故而降低PUE值。


现在很多数据中心的设备的散热采用的还是风冷技术,即是用空调通过压缩的冷风把新鲜的冷风持续灌入设备内部,或通过IT设备上的风扇来进行散热。然而,风冷却有高能耗、低性能、高噪音的问题。采用液冷技术则很好地弥补了风冷技术的短板,实现了低耗能、低噪音、和全年自然冷却的效果。


液冷技术原理

与风冷技术通过风扇和压缩制冷不同,液冷技术是利用工作流体作为热量传输的媒介,将热量由热区传递到远处再进行冷却。由于液体比空气的比热容高,散热速度也远远快过空气,因此液冷的制冷效率远高于风冷,使数据中心的全年PUE值可下降到1.2以下。


液冷技术的制冷原理主要在于冷量传输的途径差异,冷媒的全热为显热与潜热之和。显热是液体在加热或冷却过程中,温度升高或降低而所需吸收或放出的热量时不发生相变;而潜热则是为单位质量的物质在等温等压情况下,从一个相变化到另一个相(例如从液体变为气体)时所吸收或放出的热量。


与风冷相比,液冷技术有三个优势:


  • 与风冷那样间接制冷不同,液冷技术允许冷却剂直接导向热源。

  • 与风冷相比,因为液体比热容较大,液冷的散热效率比风冷高1000-3000倍。

  • 液冷系统的噪音比风冷系统小很多,既降低了噪音,同时也节省了风扇和空调系统的电费和耗能。

  • 服务器CPU在低温下计算性能和可靠性可显著提高,大大增加了CPU的运算效率。


该技术可广泛应用于高功率高密度的数据中心中服务器的散热,为数据中心的散热问题提供一个优异的解决方案。


浸没式液冷技术

顾名思义,浸没式液冷就是以绝缘性液体为冷却液的一种全浸入式解决方案。热量从服务器直接接触式传递给冷却液,冷却液再经过二次换热,实现跟一次侧送进来的冷却液的热交换。最终一次侧回水再跟大气换热,或直接做温水热回收、废热利用,这套架构即被成为浸没式液冷架构。


由于二次侧的直接接触换热,和整个过程无需精密空调和压缩机的制冷辅助,整体PUE得以控在1.05-1.07之间。


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