Soğuk Plakalı Sıvı Soğutma Teknolojisi ve Veri Merkezi Isıl Yönetimindeki Uygulamaları Üzerine Tartışmalar

Özet

5G, büyük veri ve bulut bilişimle veri merkezlerinin ölçeği hızla artıyor ve elektronik cihazlar giderek daha entegre hale gelerek ısı üretim gücünü ve ısı akı yoğunluğunu artırıyor. Alıntılanan tipik raf yükleri: geleneksel veri merkezi için raf başına yaklaşık 7 kW, yeni yüksek başarımlı sunucular için raf başına 50 kW ve 5 yıl içinde 100 kW'ı aşması bekleniyor. Sıvıların özgül ısı kapasitesi havanınkinin 1.000-3.500 katı, ısıl iletkenliği 15-25 katı olarak aktarılıyor. Makale soğuk plakanın, CDU'nun, pompanın ve chiller'ın nasıl bir araya geldiğini açıklıyor ve tek fazlı ile iki fazlı soğuk plakaları ayırıyor.

Bildirilen kazanımlar: açık su soğutmalı arka paneller kabin başına 8-12 kW, kapalı su soğutmalı arka paneller (kapalı kabinde havanın içeride dolaştırıldığı) 12-35 kW soğutma sağlıyor. Kapalı su soğutmalı arka panelli kabinler hava soğutmalı arka panellere göre yıllık enerjinin neredeyse %35'ini tasarruf edebiliyor. Ana yüklerde (ör. CPU) soğuk plaka ve kalan ısı (sürücüler, kartlar) için hava kullanan hibrit şema ortalama yıllık PUE'yi 1,2'nin altında tutabiliyor. Soğuk plaka payını %90'a (CPU ve bellek soğuk plakalarda) çıkarmak geleneksel hava soğutmalı veri merkezlerine göre enerji kullanımını %50'ye kadar azaltabilir.

Daha sıcak soğutucunun ısı geri kazanımı faydası (bölgesel ısıtma, absorpsiyonlu soğutma ve santral entegrasyonu) ele alınıyor; 3,5 MW'lık bir veri merkezinden bölgesel ısıtma için ısı geri kazanımının yılda 4.102 ton CO2 emisyonunu azalttığı alıntılanıyor. Açık zorluklar: hava soğutmalı sunucularla birlikte retrofit maliyeti, sızıntı ve korozyon önleme ve yeniden kullanım için daha yüksek soğutucu sıcaklığı ile çip soğutma marjı arasındaki ödünleşim.

Sınırlar: bu kısa bir görüş makalesi; tüm rakamlar önceki literatürden alıntılanmış ve yeni ölçüm yok. Alıntılanan kazanımlar farklı çalışmalarda farklı koşullarda bildirilmiş, doğrudan karşılaştırılamaz.

Öne çıkan noktalar

1. Alıntılanan tipik raf yükleri: geleneksel veri merkezi için raf başına yaklaşık 7 kW, yeni yüksek başarımlı sunucular için raf başına 50 kW; 5 yıl içinde 100 kW'ı aşması bekleniyor.
2. Sıvı özgül ısı kapasitesi havanınkinin 1.000-3.500 katı, sıvı ısıl iletkenliği havanınkinin 15-25 katı olarak aktarılıyor.
3. Açık su soğutmalı arka paneller kabin başına 8-12 kW, kapalı su soğutmalı arka paneller (kapalı kabinde hava içeride dolaşır) 12-35 kW soğutma sağlıyor.
4. Kapalı su soğutmalı arka panelli kabinler hava soğutmalı arka panellere göre yıllık enerjinin neredeyse %35'ini tasarruf edebiliyor.
5. Ana yüklerde (ör. CPU) soğuk plaka ve kalan ısı için hava kullanan hibrit şema ortalama yıllık PUE'yi 1,2'nin altında tutabiliyor.
6. Soğuk plaka payını %90'a (CPU ve bellek) çıkarmak geleneksel hava soğutmalı veri merkezlerine göre enerji kullanımını %50'ye kadar azaltabilir.
7. 3,5 MW'lık bir veri merkezinden bölgesel ısıtma için ısı geri kazanımı yılda 4.102 ton CO2 emisyonunu azaltıyor (alıntı).

Tasarımda kullanımı

• Raf başına 50 kW ve üzeri yüklerde soğuk plakalı hibrit şemayı (ana yükler soğuk plakada, kalan ısı havada) PUE hedefi 1,2'nin altı için değerlendirin.
• Soğutucu sıcaklığı yükseltmenin ısı geri kazanımı faydası ile çip soğutma marjı arasındaki ödünleşimi tasarım kriteri yapın.
• Hava soğutmalı sunucularla birlikte retrofit maliyetini ve sızıntı ile korozyon önlemeyi (CDU, bağlantı kesiciler, malzeme uyumu) tasarım şartnamesine ekleyin.

Kimler okumalı

Yüksek yoğunluklu raflar için soğuk plakalı sıvı soğutma seçeneğini değerlendiren soğutma tasarımcıları.

Belgenin bölümleri

1. Giriş
2. Soğuk plakalı sıvı soğutma sistemi bileşenleri: soğuk plaka, CDU, pompa ve chiller
3. Tek fazlı ve iki fazlı soğuk plakalar
4. Su soğutmalı arka paneller ve hibrit soğuk plaka/hava şemaları
5. Daha sıcak soğutucudan ısı geri kazanımı: bölgesel ısıtma, absorpsiyonlu soğutma, santral entegrasyonu
6. Açık zorluklar ve sonuç

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Yufeng Zhang; Chengcheng Fan; Guanru Li

Yayıncı

Frontiers in Energy Research (Frontiers Media SA)

Yıl

2022

Cilt

10

Sayfalar

954718

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3389/fenrg.2022.954718

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

doi.org

Künye