數據中心能耗問題該如何選擇液冷散熱？

隨著5G萬物互聯時代的到來，高性能高密度的計算需求加速增長，數據中心能耗問題日益凸顯。

您對液冷散熱了解多少？應該選擇哪種液冷方式？對于冷凍液的又該做怎么的選擇？

1 液冷技術趨勢已成

眾所周知，如果散熱不良，高溫不僅會降低芯片的工作穩定性，還會因為模塊內部與外部環境間的溫差而產生過大的

熱應力，影響芯片的電性能、工作頻率、機械強度及可靠性。電子原件的故障發生率隨工作溫度的提高而呈指數關系增長，單個半導體元件的溫度每升高10度，系統的可靠性將降低50％。

應對大數據、超密度計算的“功耗墻”，使用液態冷卻液替代空氣來對計算機設備進行冷卻，是未來數據中心的一場技術革命。ResearchAndMarkets數據顯示，到2023年，全球液冷數據中心市場規模將達45．5億美元，年復合增長率將達27．7％。

液冷技術相對于傳統風冷技術有如下明顯優勢：

－ 熱量帶走更多：同體積液體帶走熱量是同體積空氣的近3000倍。

－ 溫度傳遞更快：液體導熱能力是空氣的25倍。

－ 噪音品質更好：同等散熱水平時，液冷噪音水平比風冷噪音降低20－35分貝。

－ 耗電節能更?。阂豪湎到y約比風冷系統節省電量30％－50％。

2液冷的分類

所謂的液冷，并不是單純指的水。指的是把高比熱容的液體作為傳輸介質，將IT設備或者服務器產生的熱量帶走，使之冷卻。目前液冷技術主要有三種部署方式，分別是浸沒、冷板、噴淋三類方式。

冷板式：

將液冷冷板固定在服務器的主要發熱器件上，依靠流經冷板的液體將熱量帶走達到散熱目的。冷板液冷解決了服務器里發熱量大的器件的散熱，其他散熱器件還得依靠風冷。所以采用冷板式液冷的服務器也稱為氣液雙通道服務器。冷板的液體不接觸被冷卻器件，中間采用導熱板傳熱，安全性高。

噴淋式：

在機箱頂部儲液和開孔，根據發熱體位置和發熱量大小不同，讓冷卻液對發熱體進行噴淋，達到設備冷卻的目的。噴淋的液體和被冷卻器件直接接觸，冷卻效率高；但液體在噴淋的過程中遇到高溫物體會有飄逸和蒸發現象，霧滴和氣體沿機箱孔洞縫隙散發到機箱外面，造成機房環境清潔度下降或對其他設備造成影響。

浸沒式：

將發熱元件直接浸沒在冷卻液中，依靠液體的流動循環帶走服務器等設備運行產生的熱量。浸沒式液冷是典型的直接接觸型液冷。由于發熱元件與冷卻液直接接觸，散熱效率更高，噪音更低，可解決防高熱謎底。浸沒式液冷分為兩相液冷和單相液冷，散熱方式可以采用干冷器和冷卻塔等形式。

－ 兩相液冷

冷卻液在循環散熱中發生相變。兩相液冷傳熱效率更高，但控制相對復雜。相變過程中壓力會發生變化，對容器要求高，使用過程中冷卻液易受污染。

－ 單相液冷

冷卻液在循環散熱過程中始終維持液態，不發生相變，故要求冷卻液的沸點較高，這樣冷卻液揮發流失控制相對簡單，與IT設備的元器件兼容性比較好，但相比兩相液冷，其效率較低。根據實際應用場景，可采用干冷器或冷卻塔散熱。

3冷卻液

水

液冷最直接，成本最低廉。水并非絕緣體，只能應用于間接接觸型液冷。一旦發生泄漏，對服務器等IT設備的損害將非常致命。

礦物油

礦物油也是一種物美價廉的冷卻液。單相礦物油無毒無味不易揮發。粘性較高，容易在設備表面形成殘留。雖然燃點較高，但是在某些特定條件下還是有燃燒的可能。

氟化液

最大的特點是絕緣，且不燃。在數據中心液冷技術中是最安全的一種。目前應用最廣泛。但是價格高昂。

液冷技術主要應用于高性能計算領域。隨著數據中心向高密高電發展，傳統的風冷技術已經不能完全滿足其散熱需求。這些都是促使液冷技術下沉的主要因素。液冷技術可以大幅度降低數據中心的能源消耗。比如很多沉浸式液冷數據中心的PUE甚至可以達到驚人的1．03－1．05。但是相同規模的風冷系統數據中心，其PUE值還在1．3－1．5之間。

除了傳統的大規模數據中心以外，隨著邊緣計算時代的來臨，邊緣端數據中心也會有約20％采用液冷技術。應用液冷系統的數據中心，在建成后兩到三年內即可收回投入在制冷系統上的投資，而后期由此節約的電費則可以看做是其收益。且規模越大的數據中心效果越好。

4機架式液冷解決方案

機架式GPU液冷服務器可在狹小的空間內容納盡可能多GPU圖形卡。通過定制藍海大腦高質量液冷系統使圖形卡和處理器可獲得較高的升壓時鐘速率。每個服務器機架的硬件包裝密度可最大化，即使在連續負載下，也可調出硬件的最佳性能而無需擔心任何散熱問題。支持最多9塊GPU圖形卡和2顆CPU處理器，所有組件可保持最大可能的循環，不會因高溫而節流，同風冷相比，液冷系統密度更高、更節能、防噪音效果更好。
責編AJX