Einführung der Flüssigkeitskühlungs-Serveranwendung
Mit dem Aufkommen neuer Infrastruktur nimmt das Tempo des Neubaus und der Erweiterung von Rechenzentren allmählich zu. Laut einer im White Paper durchgeführten Umfrage stieg die Zahl der landesweit genutzten Rechenzentren Ende 2019 im Jahresvergleich um 28,6 % und der Umfang der im Bau befindlichen Rechenzentren stieg um 30 %, insbesondere in erstklassige Städte wie Peking, Shanghai, Guangzhou und Shenzhen, wo die Wachstumsrate erheblich war.
Die rasante Entwicklung ultragroßer Rechenzentren und unzureichender Raumtransporter werden den rasanten Anstieg der Leistungsdichte einzelner Schränke beschleunigen, mit einer erwarteten Durchschnittsleistung von 25 kW bis 2025. Die schnell zunehmende Leistungsdichte stellt höhere Anforderungen an die Wärmeableitung. Laut Statistik verbrauchten traditionelle Rechenzentren mit „luftgekühlter“ Technologie im Jahr 2019 etwa 43 % ihrer Energie für die Kühlung von IT-Geräten, was im Wesentlichen dem Energieverbrauch der IT-Geräte selbst (45 %) entspricht. Der PUE-Wert (Energy Efficiency Index) liegt im Allgemeinen über 1,4, was darauf hinweist, dass die Reduzierung des Stromverbrauchs durch Wärmeableitung, die Kontrolle der Betriebskosten von Rechenzentren und der Aufbau umweltfreundlicher Rechenzentren zu dringenden Aufgaben geworden sind. Rechenzentren fordern eine „Kühlungsrevolution“.
Ein Rechenzentrum mit Flüssigkeitskühlung bezieht sich auf ein Rechenzentrum, das Flüssigkeitskühlungstechnologie und -geräte wie Flüssigkeitskühlungsserver einsetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen luftgekühlten Servern unterscheidet sich die Wärmeabfuhrmethode von Servern mit Flüssigkeitskühlung. Unter Flüssigkeitskühlung versteht man die Technologie, bei der Flüssigkeit anstelle von Luft als Kältemittel verwendet wird, um Wärme zum Erhitzen von Komponenten auszutauschen und Wärme abzuführen. Ein flüssigkeitsgekühlter Server bezieht sich auf einen Servertyp, der Flüssigkeit in den Server einspritzt und die Wärme des Servers durch Kälte- und Wärmeaustausch abführt. Im Allgemeinen unterteilt die Industrie die Flüssigkeitskühlung in direkte Kühlung und indirekte Kühlung. Gegenwärtig wird die direkte Kühlung hauptsächlich durch die Immersionsflüssigkeitskühlungstechnologie erreicht, die in Phasenwechsel- und Nicht-Phasenwechsel-Technologie unterteilt werden kann. Die indirekte Kühlung wird hauptsächlich durch die Kaltplatten-Flüssigkeitskühlungstechnologie erreicht.
Bei der Immersionsflüssigkeitskühlungstechnologie handelt es sich um eine Kühltechnik, die Flüssigkeit als Wärmeübertragungsmedium verwendet, das Heizgerät in die Flüssigkeit eintaucht und den Wärmeaustausch durch direkten Kontakt durchführt. Flüssigkeit hat eine bessere Wärmeleitfähigkeit, die 25-mal höher ist als die von Luft, mit schnellerer und besserer Temperaturübertragung und kann eine effiziente Kühlung von IT-Geräten erreichen. Aufgrund der großen spezifischen Wärmekapazität von Flüssigkeiten ändert sich ihre Temperatur nach der Aufnahme großer Wärmemengen nicht wesentlich, sodass die CPU-Temperatur eingestellt werden kann.
Im Vergleich zu herkömmlichen luftgekühlten Rechenzentren wurden bei flüssigkeitsgekühlten Rechenzentren Klimaanlagen und die entsprechende luftgekühlte Infrastruktur entfernt und Umwälzpumpen hinzugefügt, wodurch Baukosten eingespart werden können. Zweitens können flüssigkeitsgekühlte Rechenzentren im Vergleich zu luftgekühlten Systemen etwa 30 % Energie einsparen, wodurch die Energieverbrauchsquote effektiv gesenkt und der PUE (Energieeffizienzindex von Rechenzentren) auf 1,05 gesenkt wird, was den Anforderungen umweltfreundlicher Rechenzentren entspricht. Unter den gleichen Wärmeableitungsbedingungen weisen das im Flüssigkeitskühlsystem verwendete Pumpen- und Kühlmittelsystem im Vergleich zu herkömmlichen Klimaanlagen weniger Geräusche auf.
Forschung, Erkundung und Praxis werden zu verschiedenen Flüssigkeitskühlungstechnologien und -lösungen durchgeführt. Im Vergleich zu anderen Flüssigkeitskühlungstechnologien zeichnet sich die Immersionsflüssigkeitskühlung durch hohe Energieeffizienz, hohe Dichte, hohe Zuverlässigkeit und hohe Verfügbarkeit aus und eignet sich daher besser für Anwendungsszenarien mit hoher Zuverlässigkeit in Cloud-Computing-Rechenzentren.
