อภิปรายเทคโนโลยีการกระจายความร้อนของดาต้าเซ็นเตอร์

การเติบโตอย่างรวดเร็วของการสร้างศูนย์ข้อมูลทำให้มีอุปกรณ์ในห้องคอมพิวเตอร์เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งให้สภาพแวดล้อมในการทำความเย็นที่มีอุณหภูมิและความชื้นคงที่สำหรับศูนย์ข้อมูล การใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูลจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตามมาด้วยการเพิ่มตามสัดส่วนของระบบทำความเย็น ระบบจำหน่ายไฟฟ้า อัพและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งจะนำมาซึ่งความท้าทายที่สำคัญต่อการใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูล ในช่วงเวลาที่คนทั้งประเทศสนับสนุนการอนุรักษ์พลังงานและลดการปล่อยมลพิษ หากศูนย์ข้อมูลใช้พลังงานทางสังคมอย่างสุ่มสี่สุ่มห้า ย่อมจะดึงดูดความสนใจของรัฐบาลและประชาชนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ไม่เพียงแต่จะไม่เอื้อต่อการพัฒนาศูนย์ข้อมูลในอนาคตเท่านั้น แต่ยังขัดต่อศีลธรรมทางสังคมอีกด้วย ดังนั้น การใช้พลังงานจึงกลายเป็นเนื้อหาที่เกี่ยวข้องมากที่สุดในการสร้างศูนย์ข้อมูล ในการพัฒนาดาต้าเซ็นเตอร์ จำเป็นต้องขยายขนาดและเพิ่มอุปกรณ์อย่างต่อเนื่อง ไม่สามารถลดลงได้ แต่อัตราการใช้อุปกรณ์ต้องได้รับการปรับปรุงในการใช้งาน ส่วนใหญ่ของการใช้พลังงานคือการกระจายความร้อน การใช้พลังงานของระบบปรับอากาศของศูนย์ข้อมูลคิดเป็นเกือบมากกว่าหนึ่งในสามของการใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูลทั้งหมด หากเราสามารถพยายามมากกว่านี้ ผลการประหยัดพลังงานของศูนย์ข้อมูลจะมีผลทันที ดังนั้นเทคโนโลยีการกระจายความร้อนในศูนย์ข้อมูลคืออะไรและทิศทางการพัฒนาในอนาคตจะเป็นอย่างไร คำตอบจะอยู่ในบทความนี้

ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ

ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศโดยตรงกลายเป็นระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ในระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ครึ่งหนึ่งของวงจรหมุนเวียนสารทำความเย็นจะอยู่ในเครื่องปรับอากาศของห้องเครื่องศูนย์ข้อมูล และส่วนที่เหลือจะอยู่ในคอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศภายนอกอาคาร ความร้อนภายในห้องเครื่องถูกบีบออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกผ่านท่อหมุนเวียนสารทำความเย็น อากาศร้อนถ่ายเทความร้อนไปยังคอยล์ระเหยแล้วส่งไปยังสารทำความเย็น คอมเพรสเซอร์ส่งสารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงไปยังคอนเดนเซอร์ภายนอกอาคาร แล้วแผ่ความร้อนออกสู่บรรยากาศภายนอกอาคาร ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของระบบระบายความร้อนด้วยอากาศค่อนข้างต่ำ และความร้อนจะกระจายไปตามลมโดยตรง จากมุมมองของการทำความเย็น การใช้พลังงานหลักมาจากคอมเพรสเซอร์ พัดลมภายในอาคาร และคอนเดนเซอร์ภายนอกที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ เนื่องจากการจัดวางแบบรวมศูนย์ของหน่วยกลางแจ้ง เมื่อหน่วยกลางแจ้งทั้งหมดเปิดในฤดูร้อน การสะสมความร้อนในพื้นที่จะชัดเจน ซึ่งจะลดประสิทธิภาพการทำความเย็นและส่งผลต่อผลการใช้ นอกจากนี้เสียงของตัวเครื่องภายนอกที่ระบายความร้อนด้วยอากาศยังส่งผลกระทบอย่างมากต่อสภาพแวดล้อมโดยรอบ ซึ่งส่งผลกระทบต่อผู้อยู่อาศัยโดยรอบได้ง่าย ระบายความร้อนตามธรรมชาติไม่ได้ และการประหยัดพลังงานค่อนข้างต่ำ แม้ว่าประสิทธิภาพการทำความเย็นของระบบระบายความร้อนด้วยอากาศจะไม่สูงและการใช้พลังงานยังคงสูง แต่ก็ยังคงเป็นวิธีการทำความเย็นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในศูนย์ข้อมูล

ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว

ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศมีข้อเสียที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ศูนย์ข้อมูลบางแห่งได้เริ่มหันมาใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว และโดยทั่วไปคือระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำจะขจัดความร้อนผ่านแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน และเครื่องทำความเย็นมีความเสถียร หอทำความเย็นกลางแจ้งหรือเครื่องทำความเย็นแบบแห้งจะต้องเปลี่ยนคอนเดนเซอร์เพื่อแลกเปลี่ยนความร้อน การระบายความร้อนด้วยน้ำจะยกเลิกยูนิตภายนอกที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ แก้ปัญหาเรื่องเสียง และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเพียงเล็กน้อย ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำมีความซับซ้อน มีราคาแพง และดูแลรักษายาก แต่สามารถตอบสนองความต้องการด้านการทำความเย็นและการประหยัดพลังงานของศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ได้ นอกจากการระบายความร้อนด้วยน้ำแล้วยังมีการระบายความร้อนด้วยน้ำมัน เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยน้ำ ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำมันสามารถลดการใช้พลังงานลงได้อีก หากนำระบบหล่อเย็นน้ำมันมาใช้ ปัญหาฝุ่นที่ระบบทำความเย็นแบบเดิมต้องเผชิญจะไม่เกิดขึ้นอีกต่อไป และสิ้นเปลืองพลังงานน้อยกว่ามาก น้ำมันเป็นสารที่ไม่มีขั้ว ซึ่งจะไม่ส่งผลต่อวงจรรวมอิเล็กทรอนิกส์และจะไม่ทำให้ฮาร์ดแวร์ภายในของเซิร์ฟเวอร์เสียหาย อย่างไรก็ตาม ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวมักมีฝนตกชุกในท้องตลาด และมีศูนย์ข้อมูลเพียงไม่กี่แห่งที่จะใช้วิธีนี้ เนื่องจากระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว ไม่ว่าจะแช่หรือวิธีอื่นๆ จำเป็นต้องมีการกรองของเหลวเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหา เช่น การสะสมของมลพิษ ตะกอนที่มากเกินไป และการเติบโตทางชีวภาพ สำหรับระบบที่ใช้น้ำ เช่น ระบบหล่อเย็นด้วยของเหลวที่มีหอหล่อเย็นหรือมาตรการการระเหย ปัญหาตะกอนต้องได้รับการบำบัดด้วยการกำจัดไอน้ำในปริมาณที่กำหนด และจะต้องแยกและ "ระบาย" แม้ว่าการบำบัดดังกล่าว อาจทำให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อม

ระบบทำความเย็นแบบระเหยหรือแบบอะเดียแบติก

เทคโนโลยีการทำความเย็นแบบระเหยเป็นวิธีการทำความเย็นของอากาศโดยใช้อุณหภูมิที่ลดลง เมื่อน้ำสัมผัสกับลมร้อนที่ไหลผ่าน มันจะเริ่มกลายเป็นไอและกลายเป็นก๊าซ การกระจายความร้อนแบบระเหยไม่เหมาะสำหรับสารทำความเย็นที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งต่ำ ไม่จำเป็นต้องใช้คอมเพรสเซอร์แบบเดิม การใช้พลังงานต่ำ และมีข้อดีของการประหยัดพลังงาน การปกป้องสิ่งแวดล้อม เศรษฐกิจ และปรับปรุงคุณภาพอากาศภายในอาคาร . เครื่องทำความเย็นแบบระเหยเป็นพัดลมขนาดใหญ่ที่ดึงอากาศร้อนลงบนแผ่นรองน้ำที่เปียก เมื่อน้ำในแผ่นเปียกระเหย อากาศจะเย็นลงและผลักออก อุณหภูมิสามารถควบคุมได้โดยการปรับการไหลของอากาศของตัวทำความเย็น การทำความเย็นแบบอะเดียแบติกหมายความว่าในกระบวนการเพิ่มอากาศแบบอะเดียแบติก ความดันอากาศจะลดลงตามความสูงที่เพิ่มขึ้น และบล็อกอากาศทำงานภายนอกเนื่องจากการขยายตัวของปริมาตร ส่งผลให้อุณหภูมิของอากาศลดลง วิธีการทำความเย็นเหล่านี้ยังคงแปลกใหม่สำหรับศูนย์ข้อมูล

ระบบทำความเย็นแบบปิด

ฝาหม้อน้ำของระบบทำความเย็นแบบปิดถูกปิดผนึกและเพิ่มถังขยาย ระหว่างการทำงาน ไอของสารหล่อเย็นจะเข้าสู่ถังขยายและไหลกลับไปยังหม้อน้ำหลังจากทำความเย็น ซึ่งสามารถป้องกันการสูญเสียการระเหยของน้ำหล่อเย็นจำนวนมาก และปรับปรุงอุณหภูมิจุดเดือดของสารหล่อเย็น ระบบระบายความร้อนแบบปิดทำให้มั่นใจได้ว่าเครื่องยนต์ไม่ต้องการน้ำหล่อเย็นเป็นเวลา 1 ~ 2 ปี ในการใช้งาน ต้องแน่ใจว่ามีการปิดผนึกเพื่อให้ได้ผล น้ำหล่อเย็นในถังขยายไม่สามารถเติมได้ ทำให้เหลือที่ว่างสำหรับการขยายตัว หลังจากใช้งานสองปี ให้ระบายและกรอง และใช้ต่อไปหลังจากปรับองค์ประกอบและจุดเยือกแข็ง หมายความว่าการไหลของอากาศไม่เพียงพอทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปได้ง่าย การทำความเย็นแบบปิดมักจะรวมกับการระบายความร้อนด้วยน้ำหรือการระบายความร้อนด้วยของเหลว ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำยังสามารถทำให้เป็นระบบปิดซึ่งสามารถกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและปรับปรุงประสิทธิภาพการทำความเย็น

นอกจากวิธีการกระจายความร้อนที่แนะนำข้างต้นแล้ว ยังมีวิธีการกระจายความร้อนที่ยอดเยี่ยมอีกมากมาย ซึ่งบางวิธีได้นำไปใช้ในทางปฏิบัติแล้ว ตัวอย่างเช่น การกระจายความร้อนตามธรรมชาติถูกนำมาใช้เพื่อสร้างศูนย์ข้อมูลในประเทศนอร์ดิกที่มีอากาศหนาวเย็นหรือไปยังก้นทะเล และใช้ "ความเย็นที่ลึกสุดขั้ว" เพื่อทำให้อุปกรณ์ในศูนย์ข้อมูลเย็นลง เช่นเดียวกับศูนย์ข้อมูลของ Facebook ในไอซ์แลนด์ ศูนย์ข้อมูลของ Microsoft ที่ก้นทะเล นอกจากนี้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำไม่สามารถใช้น้ำมาตรฐานได้ น้ำทะเล น้ำเสียในบ้านเรือน และแม้แต่น้ำร้อนก็สามารถนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนแก่ศูนย์ข้อมูลได้ ตัวอย่างเช่น อาลีบาบาใช้น้ำจากทะเลสาบเฉียนเดาเพื่อระบายความร้อน Google ได้จัดตั้งศูนย์ข้อมูลที่ใช้น้ำทะเลเพื่อระบายความร้อนในเมืองฮามินา ประเทศฟินแลนด์ อีเบย์ได้สร้างศูนย์ข้อมูลในทะเลทราย อุณหภูมิกลางแจ้งเฉลี่ยของศูนย์ข้อมูลอยู่ที่ประมาณ 46 องศาเซลเซียส

ข้อมูลข้างต้นเป็นการแนะนำเทคโนโลยีทั่วไปของการกระจายความร้อนของศูนย์ข้อมูล ซึ่งบางส่วนยังคงอยู่ในกระบวนการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและยังคงเป็นเทคโนโลยีในห้องปฏิบัติการ สำหรับแนวโน้มการระบายความร้อนในอนาคตของศูนย์ข้อมูล นอกเหนือจากศูนย์ประมวลผลประสิทธิภาพสูงและศูนย์ข้อมูลบนอินเทอร์เน็ตอื่นๆ แล้ว ศูนย์ข้อมูลส่วนใหญ่จะย้ายไปยังที่ต่างๆ ที่มีราคาต่ำกว่าและต้นทุนด้านพลังงานที่ต่ำลง ด้วยการนำเทคโนโลยีระบายความร้อนขั้นสูงมาใช้ ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและบำรุงรักษาของศูนย์ข้อมูลจะลดลงอีกและจะปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน


เวลาที่โพสต์: ส.ค.-02-2021