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将液体冷却引入数据中心时要考虑的六件事

一些数据中心运营商多年来致力提高数据中心的空气冷却效率,以避免在数据中心设施中引入液体冷却技术的必要性,而如今他们已经失去了选择。对于一些应用程序快速增长的数据中心,目前还没有其他办法可以替代液体冷却技术。

作者:李睿来源:51CTO|2021-07-14 08:00

【51CTO.com快译】一些数据中心运营商多年来致力提高数据中心的空气冷却效率,以避免在数据中心设施中引入液体冷却技术的必要性,而如今他们已经失去了选择。对于一些应用程序快速增长的数据中心,目前还没有其他办法可以替代液体冷却技术。因此,越来越多的企业和数据中心运营服务商现在正在面临这些挑战,而引入液体冷却技术代表着更多的机遇。

将液体冷却带到机架

虽然一些数据中心运营商目前正在开发和建设采用液体冷却技术的数据中心,并正在设计一些适应未来采用液冷机架的数据中心,但他们目前面临的最常见情况是如何将液体冷却集成到现有的空气冷却数据中心设施中,但这些数据中心设施缺乏支持液体冷却的基础设施。

毫不奇怪,这种情况会变得更加复杂。同时部署液体冷却系统和空气冷却系统中有许多变量需要考虑。运营商与具有空气冷却和液体冷却技术知识的合作伙伴合作,对于成功管理和运营数据中心非常有价值。如果运营商正在考虑将液体冷却技术引入数据中心,以下是他们应该准备解决的一些关键问题。

1. 液体冷却系统的变量

液体冷却的流体类型、热负荷与液冷系数对冷却系统的整体设计有着重要影响,将会降低对空气冷却基础设施的需求。热负荷、流量和压力的变量共同作用于冷却液体,在将冷却液体输送到机架的过程中应该及早考虑。

2.液体冷却管道

将冷却液体输送到机架上的管道是液体冷却基础设施的基本组件,这也可能是在现有数据中心设施内部署液冷技术最具挑战性的部分。

在大多数情况下,需要采用分阶段的方法,以尽量减少对业务的干扰。例如在托管数据中心,运营人员为一个或两个套件添加管道,以响应已知的客户需求。随着客户需求的增加,他们将扩展到更多的设备。同样的方法也应用于企业,因为其数据中心可能采用液体冷却机架。

对于高架地板数据中心,规划计划不良的管道可能会造成气流障碍。应该使用计算流体动力学(CFD)模拟技术来规划和配置管道,以最大限度地减少对地板气流的影响。在这样的数据中心,其管道通常穿过通道和天花板,其所有配件下方都有滴水盘,以尽量减少潜在泄漏的影响。润湿材料的兼容性和选择合适的配件类型也是液体冷却技术长期成功的关键。

3.液冷系统的分布

在采用液体冷却技术的情况下,需要在数据中心中建立一个二次冷却回路,以便精确控制冷却液体被分配到机架中。该回路中的关键部件是冷却液分配单元(CDU)。冷却液分配单元(CDU)提供温度和流速控制,以及通过过滤捕获液体中的碎屑来保持清洁的能力。

对于规模较小的数据中心项目,如果空气冷却系统有能力处理冷却液分配单元(CDU)排出的热量,则可以部署带有液-空热交换器的冷却液分配单元(CDU)。在大多数情况下,冷却液分配单元(CDU)将使用液-液换热器捕获从机架返回的热量,并通过冷却水系统将其排出。冷却液分配单元(CDU)可以部署在数据中心的外围,但大多数冷却单元的设计都适合于行内,以便它们可以位于其支持的机架附近。

4.平衡能力

目前最常用的液体冷却方法是后门换热器和直接切屑冷板,它与空气冷却系统一起工作,而不是独立工作。浸入式冷却技术(无论是单相还是两相)也取得了进展。

数据中心运营商需要确定每个冷却系统将处理多少热负荷,液体冷却系统将置换多少空气冷却容量,以及液体冷却系统可能在哪里对空气冷却系统提出新的要求。例如,后门热交换器将冷却空气排出数据中心,如果一个或多个后门打开以供维修,空气冷却系统必须能够排除机架中的热量。在后门应用中,通常使用冷水机组来降低温度,并且可能有机会将现有的机房空气处理设备转换为室内液体冷却设备,以占用相同的占地面积。

5.风险缓解

液体冷却发展的最大障碍是对将液体技术转移到机架相关风险的担忧。如今部署的液体冷却系统通过限制分配的流体数量以及在冷却系统组件和管道系统的关键位置采用泄漏检测技术,以最大限度地减少这种风险。

当使用介电流体时,可以消除液体泄漏对IT设备造成损坏的风险,但这些流体的高成本证明了液体冷却系统中使用的类似泄漏检测系统是合理的措施。

6.冷却散热

数据中心的冷却散热系统需要根据部署规模、使用的冷却液体类型和部署的地理位置进行定制。现有的冷却塔或干式冷却器可用于液体冷却散热,但可能需要进行修改,例如向干式冷却器系统添加绝热辅助装置,以保持液体冷却系统所需的低温。数据中心运营商需要与基础设施合作伙伴合作,根据正在部署的液体冷却系统的特定要求评估现有的冷却系统。

为液体冷却技术的到来做好准备

越来越多的行业组织采用人工智能和其他处理密集型应用程序,以获得竞争优势,而运行这些应用程序必然促使数据中心需要采用液体冷却技术。将液体冷却引入数据中心的过程需要仔细的规划和工程设计,但如今可以使用先进技术和优秀实践来支持获得成功且影响性最小的部署。

原文标题:Six things to consider when introducing liquid cooling into your data center,作者:Fred Rebarber

【51CTO译稿,合作站点转载请注明原文译者和出处为51CTO.com】

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