冷板液冷設(shè)計(jì)參考首發(fā)！快來(lái)抄作業(yè)

• 2022-09-26 17:02:46 來(lái)源：榕城網(wǎng)

通過(guò)“碳達(dá)峰”與“碳中和”行動(dòng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)前人類社會(huì)的共識(shí)。進(jìn)入數(shù)字時(shí)代，作為信息系統(tǒng)運(yùn)行的物理載體，數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模與數(shù)量增速迅猛，在源源不斷為經(jīng)濟(jì)社會(huì)提供必不可少的算力的同時(shí)，也必須承擔(dān)起節(jié)能減排、綠色發(fā)展的重任。

在眾多的綠色數(shù)據(jù)中心解決方案中，冷卻系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新是成效最顯著，也是行業(yè)最關(guān)注的發(fā)展方向。知名芯片廠商英特爾近日聯(lián)合液冷生態(tài)合作伙伴共同發(fā)布了《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實(shí)踐——冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》，以加強(qiáng)業(yè)界對(duì)冷板式液冷的認(rèn)知，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展進(jìn)程。

生態(tài)聯(lián)合 共促綠色數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型

近年來(lái)，我國(guó)數(shù)據(jù)中心用電量飛速增長(zhǎng)，已占到全社會(huì)總用電量的 1.5%-2% 左右。鑒于此，國(guó)家出臺(tái)了一系列政策引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心的綠色化發(fā)展，并對(duì)數(shù)據(jù)中心電能利用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）提出了硬指標(biāo)：新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE要降低到 1.3 以下，并進(jìn)一步要求“東數(shù)西算”國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)內(nèi)PUE 指標(biāo)要控制在 1.25 以內(nèi)。

綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，除PUE這一能源利用效率指標(biāo)外，還涉及綠色設(shè)計(jì)及綠色采購(gòu)、能源資源使用管理、設(shè)備綠色管理等多種因素，因此這一復(fù)雜體系需要多種創(chuàng)新技術(shù)及方案協(xié)同發(fā)力，綜合施治。

作為可持續(xù)發(fā)展理念的踐行者，以及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，英特爾多方位探索綠色數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排技術(shù)、工具和方式方法，重點(diǎn)聚焦于能效與功率密度、先進(jìn)散熱技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施智能化這三個(gè)垂直領(lǐng)域，從XPU等器件級(jí)到服務(wù)器系統(tǒng)、機(jī)架和數(shù)據(jù)中心四個(gè)層面，創(chuàng)新推出“四橫三縱”矩陣型綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)框架（見圖一），為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)加速節(jié)能減碳提供可靈活組合、定制的方案。

▲圖一 英特爾綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)框架

在數(shù)據(jù)中心的日常運(yùn)行中，冷卻系統(tǒng)一直是非IT設(shè)備能耗的主要來(lái)源，傳統(tǒng)的風(fēng)冷系統(tǒng)能耗往往可接近數(shù)據(jù)中心整體能耗的一半。同時(shí)，隨著數(shù)據(jù)中心向高密化、大規(guī)?；陌l(fā)展，傳統(tǒng)的冷卻技術(shù)已經(jīng)難以滿足新型數(shù)據(jù)中心的散熱需求。

因此，研發(fā)更先進(jìn)的制冷技術(shù)成為綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的核心重點(diǎn)之一。冷板式液冷為代表的數(shù)據(jù)中心制冷新技術(shù)，憑借更高的冷卻效率，可以支持更高的功率密度，以及對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房改造要求低等特性，已成為業(yè)內(nèi)呼聲最高的發(fā)展方向。

液冷作為一種較風(fēng)冷散熱能力更強(qiáng)的技術(shù)，應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心可展現(xiàn)出以下明顯優(yōu)勢(shì)：

滿足高功率密度機(jī)柜的散熱需求，提高數(shù)據(jù)中心使用效率；

循環(huán)系統(tǒng)耗能少，系統(tǒng)噪音??；

占地小，易于選址，全國(guó)布局皆可實(shí)現(xiàn)低PUE運(yùn)行；

降低總擁有成本，增加算力產(chǎn)出；

余熱回收易實(shí)現(xiàn)，熱源品味和余熱系統(tǒng)效率高；

適應(yīng)性強(qiáng)，可直接與原制冷系統(tǒng)兼容。

《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實(shí)踐——冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》。由英特爾與包括CSP、運(yùn)營(yíng)商、企業(yè)用戶、OEM、液冷部件商與服務(wù)器托管商在內(nèi)的眾多合作伙伴均參與編纂，英特爾攜手產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴緊密合作、聯(lián)合創(chuàng)新的重要成果之一，旨在與冷板液冷生態(tài)伙伴及潛在使用者分享對(duì)于冷板液冷技術(shù)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)選型的考量，并促進(jìn)冷板液冷系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，進(jìn)而降低設(shè)計(jì)與使用成本，推動(dòng)建立并完善冷板液冷生態(tài)體系。

專業(yè)、詳盡、可落地的液冷實(shí)踐參考書

《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實(shí)踐——冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》從專業(yè)的角度，對(duì)冷板式液冷的概念、原理、構(gòu)成等進(jìn)行了詳盡的闡述，并且根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景需求，對(duì)如何計(jì)解決方案和選擇冷板液冷配件給出了極具可行性的參考建議。

冷板式液冷是指采用液體作為傳熱工質(zhì)在冷板內(nèi)部流道流動(dòng)，通過(guò)熱傳遞對(duì)熱源實(shí)現(xiàn)冷卻的非接觸液體冷卻技術(shù)。在冷板式液冷系統(tǒng)中，服務(wù)器芯片等發(fā)熱器件不直接接觸液體，而是通過(guò)裝配在需要冷卻的電子元器件上的冷板進(jìn)行散熱。因此該方式對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器芯片組件及附屬部件改動(dòng)量較小，可操作性更強(qiáng)，成為目前成熟度最高、應(yīng)用最廣泛的液冷散熱方案。

《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實(shí)踐——冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》圍繞液冷一次側(cè)及二次側(cè)整個(gè)鏈路的設(shè)計(jì)展開（見圖二），可為參與冷板散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、管路的連接組裝、系統(tǒng)的檢測(cè)及維護(hù)人員工程實(shí)踐提供系統(tǒng)化參考和指導(dǎo)。

▲圖二 冷板式液冷整體鏈路圖

其中，冷板式液冷一次側(cè)冷源可采用機(jī)械制冷系統(tǒng)和自然冷卻系統(tǒng)。機(jī)械制冷系統(tǒng)包括風(fēng)冷冷凍水系統(tǒng)和水冷冷凍水系統(tǒng)，可提供12C-18℃的中溫冷凍水；自然冷卻是在室外氣象條件允許的情況下，利用室外空氣的冷量而不需機(jī)械制冷的冷卻過(guò)程，自然冷卻系統(tǒng)可采用開式冷卻塔、閉式冷卻塔和干冷器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)，可提供30C以上的冷卻水。液冷一次側(cè)冷源形式需結(jié)合次側(cè)末端水溫需求和項(xiàng)目地室外環(huán)境情況確定。

二次側(cè)液體回路是指從冷量分配單元到機(jī)架，通過(guò)供回冷卻工質(zhì)歧管和IT設(shè)備連接，然后再通過(guò)歧管返回冷量分配單元的設(shè)計(jì)。來(lái)自二次側(cè)冷卻回路的熱量通過(guò)冷量分配單元的板式熱交換器傳遞到一次側(cè)冷卻回路，最終排放到大氣中或被熱回收再利用。

冷板系統(tǒng)的配件設(shè)計(jì)考量涉及冷卻工質(zhì)、冷板設(shè)計(jì)、冷量分配單元（CDU）、機(jī)架式冷卻工質(zhì)供回液歧管、循環(huán)泵、自封式快換接頭、二次側(cè)管路、背板空調(diào)等廣泛的內(nèi)容領(lǐng)域和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，設(shè)計(jì)參考對(duì)上述要素都給予了系統(tǒng)闡述。

設(shè)計(jì)考量從硬件與效能兩個(gè)角度出發(fā)。在硬件方面，設(shè)計(jì)參考對(duì)各類部件、材料進(jìn)行了細(xì)致闡述，對(duì)于不同的選型進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)分析，探討了部件、材料應(yīng)用中可能涉及到的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)等問(wèn)題，并指明了部件、材料應(yīng)該遵循的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及條款，對(duì)目前可采用的產(chǎn)品類型進(jìn)行了推薦。

在效能方面，設(shè)計(jì)參考以實(shí)際場(chǎng)景為基準(zhǔn)，提出了各部件的作用與應(yīng)該達(dá)到的效能，特別是在不同的參數(shù)、結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境中，各產(chǎn)品在體積、重量、效能，乃至運(yùn)輸環(huán)節(jié)應(yīng)該達(dá)成的性能指標(biāo)。

服務(wù)穩(wěn)定、不間斷是數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)中最核心的訴求。設(shè)計(jì)參考對(duì)冷板式液冷系統(tǒng)的泄漏檢測(cè)和干預(yù)、壓力安規(guī)設(shè)置了單章闡述，確保數(shù)據(jù)中心在采用冷板式液冷技術(shù)時(shí)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

打造綠色新生態(tài)，開啟液冷新未來(lái)

在發(fā)布《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實(shí)踐——冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》的同期，英特爾攜手廣泛的生態(tài)伙伴，成立“綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)創(chuàng)新論壇”，集合多家ICT產(chǎn)業(yè)上下游廠商，繼續(xù)擴(kuò)大技術(shù)“手印”，合力共建綠色、可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實(shí)踐——冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》的發(fā)布，為數(shù)據(jù)中心冷板式液冷技術(shù)的普及提供可靠的路徑，為液冷技術(shù)的應(yīng)用、研究進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨著數(shù)據(jù)中心進(jìn)入液冷時(shí)代，綠色算力將成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展最主要的動(dòng)力與保障，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)整體邁向“碳中和”奠定堅(jiān)實(shí)基石，為全球可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

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