Como funciona a aplicação de refrigeração líquida no Switchboard
Com o aumento da Internet, da computação em nuvem e dos serviços de big data, o consumo total de energia dos centros de dados está a aumentar e a sua eficiência energética também está a receber cada vez mais atenção. De acordo com as estatísticas de dados, o valor médio de Eficiência no Uso de Energia (PUE) dos data centers na China é 1,49, o que é muito superior ao requisito proposto pela Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma para novos grandes data centers ser inferior a 1,25. A redução da PUE é urgente. Como os fabricantes de equipamentos de rede podem reduzir significativamente o consumo de energia e, ao mesmo tempo, garantir o alto desempenho dos chips? O sistema de refrigeração, como fator chave que afeta tanto o desempenho como o consumo de energia, tornou-se um foco da reforma dos centros de dados, e a tecnologia de refrigeração líquida, devido às suas vantagens únicas, está gradualmente a substituir a refrigeração a ar tradicional como solução de refrigeração principal.
Descobrimos que o consumo médio de energia dos data centers chega a 33%, o que representa quase um terço do consumo total de energia dos data centers. Isso ocorre porque o sistema de resfriamento tradicional resfriado a ar usado em data centers usa ar com capacidade de calor específico muito baixa como meio de resfriamento, que é acionado por ventiladores dentro do equipamento para transferir calor da CPU e de outras fontes de calor para dissipadores de calor longe da TI. equipamento, a reutilização de trocadores de calor de fan coil ou refrigeração de ar condicionado para circular o ar para dissipação de calor e resfriamento também é uma limitação necessária do resfriamento de ar. Portanto, como resolver a eficiência energética do sistema de refrigeração tornou-se um desafio de iteração tecnológica enfrentado pelos fabricantes de equipamentos no novo ambiente político.
Do ponto de vista dos requisitos de dissipação de calor do chip do dispositivo. Com o desenvolvimento de chips switch, embora os processos de chip de alto desempenho (como 5 nm) possam efetivamente reduzir o consumo de energia de computação da unidade, à medida que a largura de banda do chip switch aumenta para 51,2 Tbps, o consumo total de energia de um único chip aumentou para cerca de 900W. Como resolver o problema de dissipação de calor do chip do dispositivo tornou-se um ponto difícil no design geral do hardware. A capacidade de refrigeração do sistema refrigerado a ar está prestes a atingir o seu limite. Embora os dissipadores de calor refrigerados a ar possam resolver os atuais problemas de dissipação de calor dos switches, eles eventualmente serão inadequados quando 102,4/204,8 Tbps se tornarem comuns e o consumo de energia do chip aumentar no futuro. Portanto, surgiu uma tecnologia de refrigeração líquida mais eficiente para a próxima geração de equipamentos de TI. Nos próximos 5-10 anos, tornou-se um consenso na indústria que o resfriamento a ar nos data centers será gradualmente substituído pelo resfriamento a líquido.
A atual tecnologia de resfriamento líquido é dividida principalmente em resfriamento líquido monofásico e resfriamento líquido bifásico. O resfriamento líquido monofásico refere-se ao líquido de resfriamento mantendo seu estado líquido durante todo o processo de dissipação de calor circulante e removendo facilmente o calor por meio de alta capacidade de calor específico. O resfriamento líquido bifásico refere-se à mudança de fase do refrigerante durante o processo de dissipação de calor por circulação, onde o refrigerante transporta o calor do equipamento por meio de calor latente de gaseificação extremamente alta. Comparado a outros métodos, o resfriamento líquido monofásico tem menor complexidade e é mais fácil de alcançar, e sua capacidade de dissipação de calor é suficiente para suportar equipamentos de TI em data centers, tornando-o a escolha atual de equilíbrio.
O resfriamento líquido monofásico é dividido em resfriamento líquido de placa fria e resfriamento líquido de imersão. O resfriamento líquido da placa fria fixa a placa de resfriamento líquido no dispositivo de aquecimento principal do equipamento, contando com o líquido que flui através da placa fria para transportar o calor e atingir o objetivo de dissipação de calor; O resfriamento líquido por imersão é o processo de imersão direta de toda a máquina no refrigerante, contando com a circulação natural ou forçada do líquido para retirar o calor gerado pelo funcionamento de equipamentos como servidores.
As vantagens do resfriamento líquido de placa fria incluem: modificações mínimas na sala geral de computadores, exigindo apenas modificações no rack, nas unidades de distribuição de resfriamento (CDUs) e no sistema de abastecimento de água. Além disso, o resfriamento líquido por placa fria pode usar uma gama mais ampla de tipos de refrigerante e requer muito menos do que o resfriamento por imersão, resultando em custos de investimento iniciais mais baixos. Além disso, a cadeia da indústria de refrigeração líquida de placas frias está mais madura e mais aceitável no mercado.
As vantagens do resfriamento por líquido de imersão incluem: (1) devido ao contato direto do refrigerante com o equipamento, a capacidade de dissipação de calor é maior e o risco de superaquecimento do dispositivo é menor; (2) O equipamento de refrigeração líquida imersiva não requer ventilador, resultando em menos vibração e maior vida útil do equipamento de hardware; (3) A temperatura do fornecimento de água gelada na lateral da sala de máquinas de resfriamento de líquido imerso é mais alta e o lado externo é mais fácil de dissipar o calor. Portanto, a seleção do local da sala de máquinas não é mais tão limitada pela região e pela temperatura como na era refrigerada a ar.
A aplicação da tecnologia de refrigeração líquida em switches de data center não apenas resolve seus próprios problemas térmicos, mas também permite a implantação unificada com servidores de refrigeração líquida, facilitando a construção e operação unificadas da infraestrutura do data center. A refrigeração líquida apoia o intercâmbio de novas tecnologias para maximizar o desempenho, desenvolver mais produtos de qualidade para data centers e construir em conjunto uma economia digital verde.
