Conception thermique d'un tableau de refroidissement liquide
Avec l'essor d'Internet, du cloud computing et des services Big Data, la consommation totale d'énergie des centres de données augmente et leur efficacité énergétique fait également l'objet de plus en plus d'attention. Selon les statistiques, la valeur moyenne du rendement énergétique (PUE) des centres de données en Chine est de 1,49, ce qui est bien supérieur à l'exigence proposée par la Commission nationale de développement et de réforme pour que les nouveaux grands centres de données soient inférieures à 1,25. Réduire le PUE est urgent, comment les fabricants d’équipements réseaux peuvent-ils réduire significativement la consommation d’énergie tout en garantissant des performances élevées des puces ? Le système de refroidissement, en tant que facteur clé affectant à la fois les performances et la consommation d'énergie, est devenu un élément central de la réforme des centres de données, et la technologie de refroidissement liquide, en raison de ses avantages uniques, remplace progressivement le refroidissement par air traditionnel en tant que solution de refroidissement traditionnelle.
Nous avons constaté que la consommation énergétique moyenne des centres de données atteint 33 %, soit près d'un tiers de la consommation énergétique totale des centres de données. En effet, le système de refroidissement par air traditionnel utilisé dans les centres de données utilise de l'air avec une très faible capacité thermique spécifique comme fluide de refroidissement, qui est entraîné par des ventilateurs à l'intérieur de l'équipement pour transférer la chaleur du processeur et d'autres sources de chaleur vers les dissipateurs de chaleur loin de l'informatique. Équipement, La réutilisation des échangeurs de chaleur à ventilo-convecteurs ou de la réfrigération de la climatisation pour faire circuler l'air à des fins de dissipation thermique et de refroidissement est également une limitation nécessaire du refroidissement par air. Par conséquent, la manière de résoudre l’efficacité énergétique du système de refroidissement est devenue un défi technologique itératif auquel sont confrontés les fabricants d’équipements dans le nouvel environnement politique.
Du point de vue des exigences de dissipation thermique des puces des appareils. Avec le développement des puces de commutation, bien que les processus de puces hautes performances (tels que 5 nm) puissent réduire efficacement la consommation d'énergie de calcul unitaire, à mesure que la bande passante de la puce de commutation augmente à 51,2 Tbps, la consommation d'énergie totale d'une seule puce a augmenté jusqu'à environ 900W. Comment résoudre le problème de dissipation thermique de la puce de l'appareil est devenu un point difficile dans la conception globale du matériel. La capacité de refroidissement du système refroidi par air est sur le point d’atteindre sa limite. Même si les dissipateurs thermiques refroidis par air peuvent résoudre les problèmes actuels de dissipation thermique des commutateurs, ils finiront par s'avérer inadéquats lorsque le 102,4/204,8 Tbps deviendra courant et que la consommation électrique des puces augmentera à l'avenir. Par conséquent, une technologie de refroidissement liquide plus efficace a émergé pour la prochaine génération d’équipements informatiques. Au cours des 5-10 prochaines années, il est devenu un consensus dans l'industrie selon lequel le refroidissement par air dans les centres de données sera progressivement remplacé par un refroidissement liquide.
La technologie actuelle de refroidissement liquide est principalement divisée en refroidissement liquide monophasé et refroidissement liquide biphasé. Le refroidissement liquide monophasé fait référence au liquide de refroidissement qui maintient son état liquide tout au long du processus de dissipation de la chaleur en circulation et évacue facilement la chaleur grâce à une capacité thermique spécifique élevée. Le refroidissement liquide biphasé fait référence au changement de phase du liquide de refroidissement pendant le processus de dissipation de la chaleur par circulation, où le liquide de refroidissement évacue la chaleur de l'équipement grâce à une chaleur latente de gazéification extrêmement élevée. Comparé à d'autres méthodes, le refroidissement liquide monophasé est moins complexe et plus facile à réaliser, et sa capacité de dissipation thermique est suffisante pour prendre en charge les équipements informatiques des centres de données, ce qui en fait le choix idéal.
Le refroidissement liquide monophasé est divisé en refroidissement liquide par plaque froide et refroidissement liquide par immersion. Le refroidissement liquide à plaque froide fixe la plaque de refroidissement liquide sur le dispositif de chauffage principal de l'équipement, en s'appuyant sur le liquide circulant à travers la plaque froide pour évacuer la chaleur et atteindre l'objectif de dissipation thermique ; Le refroidissement par liquide par immersion est le processus consistant à immerger directement l'ensemble de la machine dans un liquide de refroidissement, en s'appuyant sur la circulation naturelle ou forcée du liquide pour évacuer la chaleur générée par le fonctionnement d'équipements tels que les serveurs.
Les avantages du refroidissement liquide par plaque froide comprennent : des modifications minimes de l'ensemble de la salle informatique, nécessitant uniquement des modifications du rack, des unités de distribution de refroidissement (CDU) et du système d'alimentation en eau. De plus, le refroidissement liquide par plaque froide peut utiliser une plus large gamme de types de liquide de refroidissement et nécessite beaucoup moins que le refroidissement par immersion, ce qui entraîne des coûts d'investissement initiaux inférieurs. De plus, la chaîne industrielle du refroidissement liquide à plaques froides est plus mature et plus acceptable sur le marché.
Les avantages du refroidissement par liquide par immersion comprennent : (1) en raison du contact direct du liquide de refroidissement avec l'équipement, la capacité de dissipation thermique est plus forte et le risque de surchauffe de l'appareil est plus faible ; (2) L'équipement de refroidissement liquide immersif ne nécessite pas de ventilateur, ce qui entraîne moins de vibrations et une durée de vie plus longue de l'équipement matériel ; (3) La température de l'alimentation en eau glacée du côté de la salle des machines de refroidissement par liquide immergé est plus élevée et le côté extérieur est plus facile à dissiper la chaleur. Par conséquent, le choix de l'emplacement de la salle des machines n'est plus aussi limité par la région et la température qu'à l'ère du refroidissement par air.
L'application de la technologie de refroidissement liquide dans les commutateurs des centres de données résout non seulement leurs propres problèmes thermiques, mais permet également un déploiement unifié avec des serveurs à refroidissement liquide, facilitant ainsi la construction et l'exploitation unifiées de l'infrastructure du centre de données. Le refroidissement liquide soutient l'échange de nouvelles technologies pour maximiser les performances, développer davantage de bons produits pour centres de données et construire conjointement une économie numérique verte.
