Fordeler med Cold Plate Liquid Cooling Technology i IKT-industrien

For tiden består væskekjølingsteknologiene som brukes i datakraftsentre hovedsakelig av væskekjøling med kald plate, kjøling med sprayvæske og nedsenking av væskekjøling.

 

Sprayvæskekjøling frigjør kjølemediet i form av en spray til varmekilden til serveren, og oppnår varmeavledning gjennom fordampning og absorpsjon av varme.

 

Nedsenkingsvæskekjøling innebærer å senke hele server- eller serverkomponentene fullstendig ned i en kjølevæske, og sprer varme gjennom direkte kontakt. Sammenlignet med kaldplatevæskekjøling, kan spray- og nedsenkingsvæskekjøleteknologier oppnå høyere kjøleeffektivitet i tilfeller med ekstremt høy effekttetthet.

 

Spray- og nedsenkingsvæskekjøleteknologier er imidlertid relativt kompliserte å implementere og vedlikeholde, som involverer flere sikkerhets- og miljøhensyn, og krever mer investeringer. Sammenlignet med væskekjølingsteknologier med direkte kontakt, gir væskekjøling med kald plate følgende fordeler:

 

 

I Høy tetthet: Nodedistribusjon med høy tetthet kan effektivt forbedre datakapasiteten per rack

 

Med den raske utviklingen av teknologier som kunstig intelligens, big data-analyse, virtualisering og høyytelses databehandling, krever datakraftsentre i økende grad mer datakraft. Imidlertid har den begrensede bæreevnen til datakraftsentraler, begrenset av bygningsplass og miljøforskrifter, blitt en sentral utfordring. Å øke strømtettheten per stativ har blitt en avgjørende metode for å forene dette problemet.

 

▲ datakraftsentre

 

I 2022 oversteg strømforbruket til Intels fjerdegenerasjons serverprosessorer 350 W per CPU, og NVIDIAs GPU-er passerte 700 W per enhet, med AI-klyngedatatettheter som vanligvis nådde 50 kW per rack. For øyeblikket støtter strømtettheten per stativ i naturlig luftkjølte datakraftsentraler vanligvis bare 8-10kW. Å stole utelukkende på tradisjonell luftkjølingsteknologi kan ikke lenger dekke kjølebehovene til databehandlingsnoder med høy tetthet. Derfor har det blitt spesielt viktig å ta i bruk nye kjøleteknologier for å øke nodedistribusjonstettheten og forbedre datakapasiteten per rack.

 

Kaldplate-væskekjølesystemet er en effektiv kjøleteknologi for å øke stativets krafttetthet.

 

• Effektiv kjøleytelse: Væskekjøleteknologi for kaldplater integrerer væskekjøleplater tett med servernoder, fjerner direkte varme og oppnår effektiv kjøling, og muliggjør dermed høyere effekttetthet.
• Mindre fotavtrykk: I tillegg til effektiv kjøleytelse, har kjøleteknologi for kjøleplater også et mindre fotavtrykk. Den nære integrasjonen av væskekjøleplater med servernoder sparer plass, og lar datakraftsentrene distribuere flere noder innenfor et begrenset område, noe som øker datakapasitetstettheten ytterligere.

 

 

II Høy effektivitet: Væskekjøling på varmekildesiden forbedrer serverens kjøleeffektivitet betraktelig

 

På grunn av de termiske overføringsegenskapene til luft, er kjøleeffektiviteten til luftkjølingsteknologi begrenset. Luftens lave varmeledningsevne og dens følsomhet for temperatursvingninger i miljøet påvirker kjøleytelsen til luftkjølesystemer i høytemperaturmiljøer betydelig. Dessuten er kjøleevnen til luftkjølesystemer også begrenset av luftstrømhastighet og luftsirkulasjonsforhold. Derimot utmerker væskekjølingsteknologi, med sin høyere termiske overføringseffektivitet og mer stabile kjøleytelse, i miljøer med høy effekttetthet og høye temperaturer. Derfor går flere datakraftsentre over til væskekjølingsteknologi for å møte den økende etterspørselen etter datakraft.

 

▲ Væskekjølingsteknologi for kald plate

 

Væskekjøleteknologi for kald plate erstatter luft med en kjølevæske som varmeoverføringsmedium, og kanaliserer kjølevæsken direkte til de varmegenererende brikkemodulene. Gjennom indirekte kontaktvarmeoverføring ledes varmen som genereres av brikkene bort, noe som reduserer temperaturen på brikkemodulene og forbedrer både deres kjøleeffektivitet og dataytelse.

 

• Den spesifikke varmekapasiteten til væsker er langt høyere enn for gasser, noe som betyr at mengden varme som absorberes/frigjøres per enhetstemperaturendring er mye større enn for luft, noe som fører til en betydelig forbedring i kjøleeffektiviteten. Vannets varmeoverføringseffektivitet per volumenhet er for eksempel 3500 ganger høyere enn luftens, noe som effektivt løser kjøleutfordringene fra servere med stadig høyere tetthet.
• I tillegg, ved å erstatte luftkjøling med væskekjøling, elimineres behovet for vifter, noe som reduserer driftsenergiforbruket til hele kjølesystemet. I en typisk node, med 80 % av CPU og minne dekket av kalde plater, kan kjøle-PUE reduseres til 1,15 eller lavere. Derfor, sammenlignet med luftkjøling, gir væskekjøling høyere kjølekapasitet for individuelle flis.

 

 

III Høy pålitelighet: Vitenskapelig utformede scenarier sikrer pålitelig og stabil systemdrift

 

Kjølevæsken i det flytende kjølesystemet er en av nøkkelfaktorene for å opprettholde normal drift. Profesjonell lekkasjeforebyggende design og driftsstyring er avgjørende for stabiliteten til kjølesystemer for kjøleplater. Etter år med utvikling og forbedring, har påliteligheten til kjøleteknologi for væskekjøling i kaldplater blitt godt sikret, med sikkerhetstiltak som lekkasjeforebyggende design, full lekkasjeovervåking og feilhåndtering som gir flervinkler og omfattende forebygging av feilrisiko, som sikrer at systemutstyr opererer i et trygt og stabilt miljø, og beskytter dermed både miljøet og personellsikkerheten.

 

▲ væskekjølesystem

 

Kaldplatevæskekjølesystemet bruker en tre-nivå lekkasjeforebyggende design, som sikrer null lekkasjehendelser på node-, skap- og romnivå.

 

• Nodebasen er fullstendig forseglet, i stand til å lede og umiddelbart drenere eventuelle lekkasjer, og hindre dem i å påvirke andre noder.
• Skapet er utstyrt med hurtigkoblede lekkasjespraydesign og elektromagnetiske ventiler for automatisk kjølevæskekontroll.
• Rommet har en design med to sløyfer, som sikrer at en enkelt skaplekkasje er isolert og ikke påvirker normal drift av andre skap.

 

Kaldplatevæskekjølesystemet kan oppnå full lekkasjeovervåking. Hele skap er utstyrt med tre-nivå lekkasjedeteksjonsfunksjoner, som gir presise lekkasjevarsler.

 

• Noder bruker vannnedsenkede tauhylser for å oppdage lekkasjer og rapportere dem til BMC (Board Management Controller) for overvåking og varsling.
• Skapdelere er utstyrt med fotoelektriske lekkasjesensorer både ved vanninntaket og -utløpet, med RMU (Ring Main Unit) overvåkingsvarsler rapportert til nettverksadministrasjonsplattformen.
• Luft-væske varmeveksleren (væskekjøledør) overvåker vannstanden med flytesensorer, og varsler rapporteres til nettverksadministrasjonsplattformen via RMU.

 

 

IV Lavt energiforbruk: Innovative energisparende teknologier styrer grønn og lavkarbonutvikling i datakraftsentre

 

Som store energiforbrukere leverer datakraftsentre bare en liten del av strømmen til IT-belastninger, med hovedenergiforbruket fra kjølesystemet. Ved å erstatte vifter og klimaanlegg med kjøleteknologi for kaldplatevæske, som ikke krever kontinuerlig strømforbruk, kan det totale energiforbruket til datakraftsentralen reduseres betydelig, noe som reduserer PUE-verdien betydelig. Væskekjølingsteknologi for kald plate, gjennom en rekke energibesparende teknologier som kaldfordeling, presis temperaturkontroll, varmtvannskjøling og spillvarmegjenvinning, reduserer strømforbruket til datakraftsentraler betydelig, og oppnår effektiv energiutnyttelse.

 

▲ kraftsentre

 

Væskekjølingsteknologi for kaldplater leverer direkte lavtemperaturkjølevæske til varmegenererende komponenter gjennom kaldfordelingsenheten, absorberer raskt og effektivt varmen som genereres av serverne, forkorter varmeoverføringsveien effektivt og forbedrer systemets kjøleeffektivitet.

 

• Sammenlignet med tradisjonelle luftkjølesystemer, reduserer kjølesystemer for væskekjøling behovet for utbredt luftkjøling, noe som muliggjør presis temperaturkontroll og reduserer kjøleenergiforbruket til datakraftsentraler betydelig.
• I tillegg tar kaldplatevæskekjølingsteknologien i bruk varmtvannskjøling, med utløpsvanntemperaturer som når 55-60 grader, noe som muliggjør naturlig kjøling året rundt. Videre, med returvanntemperaturer over 55 grader, gir den høye termiske kvaliteten mulighet for gjenvinning av spillvarme for gjenbruk. Varmtvannsvæskekjøling reduserer kjølesystemets varmeavledningsbelastning, og spillvarmegjenvinning reduserer det totale energiforbruket. Sammen kan de redusere energiforbruket til datakraftsentraler betydelig. I tillegg til det reduserte energiforbruket til selve kjølesystemet, bidrar kaldplatevæskekjøling ytterligere til å senke spontemperaturer, noe som fører til høyere pålitelighet og lavere energiforbruk. Systemets samlede energiforbruk forventes å reduseres med ca. 5 %.

 

 

V Enkelt vedlikehold: Integrerte serverskap muliggjør automatisert og intelligent forenklet vedlikehold

 

Med utviklingen av teknologi og økende etterspørsel, utvides datakraftsentre i omfang, og deres applikasjons- og systemmiljøer blir mer komplekse, og krever mer arbeidskraft og teknisk støtte for å sikre stabilitet og sikkerhet. Integrerte kjøleskap for flytende kjøleplater er anerkjent i markedet for sine fordeler ved rask utrulling og praktisk vedlikehold.

 

▲ Integrert kjøleplate væskekjøleskap

 

Væskekjølte serverskap oppnår automatisert vedlikehold uten kabler gjennom en tre-buss blindinnsettingsdesign for væskekjølevannskretsen, strømforsyningen og utvekslingsnettverket, noe som i stor grad forenkler vedlikeholdsprosessen og reduserer risikoen for feil.

 

• Etter å ha blitt installert, testet og feilsøkt på produksjonslinjen, kan væskekjølte serverskap leveres direkte til kundens datasenter, noe som oppnår null installasjon på stedet og reduserer leveringssyklusen til noen få dager.
• Sekundære siderørledninger bruker et modulært design, med komponenter prefabrikkert på fabrikken, noe som eliminerer behovet for sveising og spyling på stedet, forbedrer effektiviteten med 50 % og akselererer utplassering og aktivering betydelig.
• Videre har væskekjølte serverskap robotvedlikehold, automatisk server U-posisjonsidentifikasjon, tredjeparts nettverksadministrasjonsintegrasjon og intelligent administrasjon, som forenkler vedlikeholdsprosessene samtidig som vedlikeholdseffektiviteten forbedres.

 

Gjennom en integrert design gjør væskekjølte serverskaps null-kabel automatisert vedlikehold, effektiv komponentutskifting, rask kabinettlevering, effektiv rørledningsdesign og intelligente vedlikeholdsfunksjoner vedlikehold mer praktisk, utplassering raskere og driften mer effektiv, samtidig som vedlikeholdskostnadene reduseres. og arbeidsinnsats. Disse fordelene gjør væskekjølte serverskap til det ideelle valget for pålitelig drift og fremtidig utvikling av datakraftsentre.

 

 

VI Easy Retrofit: Fleksible driftsfordeler støtter oppgradering og transformasjon av utdaterte datasentre

 

I møte med strammere krav og retningslinjer for energiforbruk, står tradisjonelle datakraftsentre overfor betydelige utfordringer. For å møte kravene til energisparing og miljøvern, må operatører av datakraftsentraler ta effektive tiltak. Blant disse har ettermontering av luft-til-væske, med sin betydelige økonomiske effektivitet, høye energiutnyttelse og utmerkede ytelse, blitt en mulig vei for datakraftsentraloperatører for å tilpasse seg gjeldende krav til energiforbruk og miljøutfordringer.

 

▲ væskekjølingsteknologi

 

Ved å overføre kjølemetodene til noen eller alle servere fra tradisjonell luftkjølingsteknologi til effektiv væskekjølingsteknologi, kan datakraftsentraler forbedre energiutnyttelsen betydelig, redusere PUE-verdier og dermed redusere det totale energiforbruket. Dette grepet bidrar ikke bare til å oppfylle kravene til energiforbruk, men forbedrer også serverkjølingseffektiviteten, øker datakapasiteten og reduserer problemer knyttet til viftestøy og luftsirkulasjon, og forbedrer stabiliteten og påliteligheten til servere.

 

• For det første gir kaldplate væskekjølingsteknologi bedre materialkompatibilitet med varmegenererende komponenter. I et flytende kjølesystem for kaldplater strømmer kjølevæsken bare gjennom kaldplatens rørledninger og kommer ikke direkte i kontakt med serverens hovedkort og varmegenererende komponenter. Derfor er det ikke behov for spesiell materialdesign for hovedkortet og varmegenererende komponenter. Når du velger kjølevæske, trenger man bare å vurdere dens kompatibilitet med sirkulasjonsrørledningen og den kalde platen. Dette gjør kaldplatevæskekjølingsteknologi mer fleksibel og egnet for diverse serverutstyr uten å kreve omfattende maskinvaremodifikasjoner.
• For det andre er kaldplate væskekjølingsteknologi enkel å ettermontere. Denne teknologien endrer ikke den opprinnelige formen til serverens hovedkort, men modifiserer det i stedet mens det eksisterende hovedkortet beholdes. Denne modifikasjonsmetoden tillater ikke bare enkel demontering og praktisk installasjon, men tilbyr også bedre gjennomførbarhet når det gjelder teknologi, industri og storskala produksjon. Siden det ikke krever store endringer eller utskiftninger av hovedkortet, er installasjon og vedlikehold av kaldplatevæskekjøleteknologi enklere og mer praktisk, samtidig som det reduserer vanskelighetene med å skalere opp produksjonen i teknologi og industri. I motsetning til dette krever nedsenkingsvæskekjølingsteknologi typisk utformingen av spesialiserte væskekjølte hovedkort for å imøtekomme de fullstendig nedsenkede egenskapene, noe som utvilsomt øker både tekniske og produksjonskostnader.

 

Ved å utnytte disse fordelene er kaldplatevæskekjøleteknologi mer praktisk og kostnadseffektiv i praktiske applikasjoner, noe som gjør den til den foretrukne teknologien for oppgradering og ettermontering av gamle luft-til-væske-kjølesystemer i datakraftsentraler.