Fördelar med Cold Plate Liquid Cooling Technology i ICT-branschen

För närvarande består de vätskekylningstekniker som används i datorkraftcentraler huvudsakligen av vätskekylning med kylplattor, sprutvätskekylning och nedsänkningsvätskekylning.

 

Sprayvätskekylning släpper ut kylmediet i form av en spray på serverns värmekälla, vilket uppnår värmeavledning genom avdunstning och absorption av värme.

 

Nedsänkt vätskekylning innebär att hela servern eller serverkomponenterna sänks helt ned i en kylvätska, vilket leder bort värme genom direktkontakt. Jämfört med vätskekylning med kylplattor kan spray- och nedsänkningsvätskekylningstekniker uppnå högre kylningseffektivitet i fall med extremt hög effekttäthet.

 

Spray- och nedsänkningsvätskekylningstekniker är dock relativt komplexa att implementera och underhålla, vilket innebär fler säkerhets- och miljöhänsyn och kräver mer investeringar. Jämfört med vätskekylningsteknologier med direktkontakt, erbjuder vätskekylning med kall plattor följande fördelar:

 

 

I Hög densitet: Utplacering av nod med hög densitet kan effektivt förbättra beräkningskapaciteten per rack

 

Med den snabba utvecklingen av teknologier som artificiell intelligens, big data-analys, virtualisering och högpresterande beräkningar, kräver datorkraftcentra alltmer mer datorkraft. Den begränsade bärförmågan hos datorkraftcentraler, begränsad av byggnadsutrymmen och miljöbestämmelser, har dock blivit en viktig utmaning. Att öka effekttätheten per rack har blivit en avgörande metod för att förena detta problem.

 

▲ datorkraftcentra

 

År 2022 översteg strömförbrukningen för Intels fjärde generationens serverprocessorer 350W per CPU, och NVIDIAs GPU:er översteg 700W per enhet, med AI-klusterberäkningstätheter som vanligtvis nådde 50kW per rack. För närvarande stöder effekttätheten per rack i naturligt luftkylda datorkraftcentraler vanligtvis endast 8-10kW. Att enbart förlita sig på traditionell luftkylningsteknik kan inte längre tillgodose kylbehoven hos noder med hög densitet. Därför har det blivit särskilt viktigt att anta nya kylningstekniker för att öka tätheten för noddistribution och förbättra beräkningskapaciteten per rack.

 

Kylplattans vätskekylsystem är en effektiv kylteknik för att öka rackets effekttäthet.

 

• Effektiv kylprestanda: Kylplattans vätskekylningsteknik integrerar vätskekylningsplattor med servernoder, vilket direkt tar bort värme och uppnår effektiv kylning, vilket möjliggör högre effekttäthet.
• Mindre fotavtryck: Förutom effektiv kylprestanda har kylningstekniken för vätskekylning även ett mindre fotavtryck. Den nära integrationen av vätskekylningsplattor med servernoder sparar utrymme, vilket gör att datorkraftscentraler kan distribuera fler noder inom ett begränsat utrymme, vilket ytterligare förbättrar datorkapacitetstätheten.

 

 

II Hög effektivitet: Vätskekylning på värmekällans sida förbättrar avsevärt serverns kylningseffektivitet

 

På grund av luftens termiska överföringsegenskaper är kylningseffektiviteten hos luftkylningstekniken begränsad. Luftens låga värmeledningsförmåga och dess känslighet för temperaturfluktuationer i omgivningen påverkar avsevärt kylprestandan hos luftkylsystem i högtemperaturmiljöer. Dessutom är kylförmågan hos luftkylningssystem också begränsad av luftflödeshastigheten och luftcirkulationsförhållandena. Däremot utmärker sig vätskekylningstekniken, med sin högre termiska överföringseffektivitet och stabilare kylprestanda, i miljöer med hög effekttäthet och hög temperatur. Därför övergår fler datorkraftcentra till vätskekylningsteknik för att möta den växande efterfrågan på datorkraft.

 

▲ Kallplatta vätskekylningsteknik

 

Kallplattans vätskekylningsteknik ersätter luft med en kylvätska som värmeöverföringsmedium, och kanaliserar kylvätskan direkt till de värmealstrande chipmodulerna. Genom indirekt kontaktvärmeöverföring leds värmen som genereras av chipsen bort, vilket sänker chipmodulernas temperatur och förbättrar både deras kylningseffektivitet och datorprestanda.

 

• Den specifika värmekapaciteten för vätskor är mycket högre än för gaser, vilket innebär att mängden värme som absorberas/avges per enhetstemperaturförändring är mycket större än luftens, vilket leder till en avsevärd förbättring av kylningseffektiviteten. Till exempel är vattnets värmeöverföringseffektivitet per volymenhet 3 500 gånger högre än luftens, vilket effektivt tar itu med kylningsutmaningarna från servrar med allt högre densitet.
• Dessutom, genom att ersätta luftkylning med vätskekylning, elimineras behovet av fläktar, vilket minskar driftsenergiförbrukningen för hela kylsystemet. I en typisk nod, med 80 % av processorn och minnet täckt av kalla plattor, kan kyl-PUE reduceras till 1,15 eller lägre. Jämfört med luftkylning erbjuder därför vätskekylning högre kylkapacitet för enskilda flis.

 

 

III Hög tillförlitlighet: Vetenskapligt utformade scenarier säkerställer tillförlitlig och stabil systemdrift

 

Kylvätskan i det flytande kylsystemet är en av nyckelfaktorerna för att upprätthålla dess normala drift. Professionell läckageförebyggande design och drifthantering är avgörande för stabiliteten hos kylsystem för vätskekylning med kall plattor. Efter år av utveckling och förbättringar har tillförlitligheten hos kylplattans vätskekylningsteknik säkerställts väl, med säkerhetsåtgärder som läckageförebyggande design, full läckageövervakning och felhantering som ger flervinklar och omfattande förebyggande av felrisk, vilket säkerställer att systemutrustning arbetar i en säker och stabil miljö, vilket skyddar både miljön och personalens säkerhet.

 

▲ vätskekylningssystem

 

Kylplattans vätskekylsystem har en läckageförebyggande design i tre nivåer, vilket säkerställer noll läckageincidenter på nod-, skåp- och rumsnivå.

 

• Nodbasen är helt förseglad, kan rikta och omedelbart tömma läckor, vilket förhindrar att de påverkar andra noder.
• Skåpet är utrustat med snabbkopplade läckagespraydesigner och elektromagnetiska ventiler för automatisk kylvätskekontroll.
• Rummet har en design med dubbla slingor, vilket säkerställer att en enda skåpläcka är isolerad och inte påverkar normal drift av andra skåp.

 

Kylplattans vätskekylsystem kan uppnå full läckageövervakning. Hela skåpen är utrustade med läckagedetektering i tre nivåer, vilket ger exakta läckagevarningar.

 

• Noder använder vattennedsänkta rephylsor för att upptäcka läckor och rapportera dem till BMC (Board Management Controller) för övervakning och larm.
• Skåpsavdelare är utrustade med fotoelektriska läckagesensorer vid både vatteninloppet och -utloppet, med RMU (Ring Main Unit) övervakningsvarningar som rapporteras till nätverkshanteringsplattformen.
• Luft-vätskevärmeväxlaren (vätskekylningsdörren) övervakar vattennivåer med flottörsensorer och larm rapporteras till nätverkshanteringsplattformen via RMU.

 

 

IV Låg energiförbrukning: Innovativ energibesparande teknik vägleder grön och koldioxidsnål utveckling i datorkraftcentra

 

Som stora energikonsumenter levererar datorkraftscentraler endast en liten del av sin ström till IT-laster, med huvudenergiförbrukningen från kylsystemet. Genom att ersätta fläktar och luftkonditionering med vätskekylningsteknik med kall plattor, som inte kräver kontinuerlig elförbrukning, kan den totala energiförbrukningen för datorkraftcentralen reduceras kraftigt, vilket avsevärt sänker PUE-värdet. Kallplatta vätskekylningsteknik, genom en rad energibesparande tekniker såsom kall distribution, exakt temperaturkontroll, varmvattenkylning och spillvärmeåtervinning, minskar avsevärt strömförbrukningen för datorkraftcentraler, vilket uppnår ett effektivt energiutnyttjande.

 

▲ kraftcentra

 

Kallplattvätskekylningsteknik levererar lågtemperaturkylvätska direkt till värmealstrande komponenter genom kyldistributionsenheten, absorberar snabbt och effektivt värmen som genereras av servrarna, förkortar effektivt värmeöverföringsvägen och förbättrar systemets kylningseffektivitet.

 

• Jämfört med traditionella luftkylningssystem minskar kylsystem för vätskekylning med kall plattan behovet av utbredd luftkylning, vilket möjliggör exakt temperaturkontroll och avsevärt minskar kylenergiförbrukningen för datorkraftcentraler.
• Dessutom använder kylplattans vätskekylningsteknik varmvattenkylning, med utloppsvattentemperaturer som når 55-60 grader, vilket möjliggör naturlig kylning året runt. Dessutom, med returvattentemperaturer över 55 grader, möjliggör den höga termiska kvaliteten spillvärmeåtervinning för återanvändning. Varmvatten vätskekylning minskar kylsystemets värmeavledningsbelastning och spillvärmeåtervinning sänker den totala energiförbrukningen. Tillsammans kan de minska energiförbrukningen avsevärt för datorkraftcentraler. Förutom den minskade energiförbrukningen för själva kylsystemet, hjälper kallplattvätskekylning ytterligare lägre spåntemperaturer, vilket leder till högre tillförlitlighet och lägre energiförbrukning. Systemets totala energiförbrukning förväntas minska med cirka 5 %.

 

 

V Enkelt underhåll: Integrerade serverskåp möjliggör automatiserat och intelligent förenklat underhåll

 

Med utvecklingen av teknik och ökande efterfrågan, expanderar datorkraftcentra i skala, och deras applikations- och systemmiljöer blir mer komplexa, vilket kräver mer arbetskraft och tekniskt stöd för att säkerställa stabilitet och säkerhet. Integrerade vätskekylskåp med kylplattor är allmänt erkända på marknaden för sina fördelar med snabb installation och bekvämt underhåll.

 

▲ Integrerat kylplatta för vätskekylning

 

Vätskekylda serverskåp uppnår automatiserat underhåll utan kablar genom en tre-buss blindinsättningsdesign för vätskekylvattenkretsen, strömförsörjningen och utbytesnätverket, vilket avsevärt förenklar underhållsprocessen och minskar riskerna för fel.

 

• Efter att ha installerats, testat och felsökt på produktionslinjen kan vätskekylda serverskåp levereras direkt till kundens datacenter, vilket uppnår ingen installation på plats och minskar leveranscykeln till några dagar.
• Sekundära sidorörledningar använder en modulär design, med komponenter prefabricerade i fabriken, vilket eliminerar behovet av svetsning och spolning på plats, förbättrar effektiviteten med 50 % och avsevärt accelererar driftsättning och aktivering.
• Dessutom har vätskekylda serverskåp robotunderhåll, automatisk server U-positionsidentifiering, tredjeparts nätverkshanteringsintegration och intelligent hantering, vilket förenklar underhållsprocesserna samtidigt som underhållseffektiviteten förbättras.

 

Genom en integrerad design gör vätskekylda serverskåps automatiserade underhåll utan kablar, effektivt komponentbyte, snabb skåpleverans, effektiv pipelinedesign och intelligenta underhållsmöjligheter underhållet bekvämare, driftsättningen snabbare och driften mer effektiv, samtidigt som underhållskostnaderna minskar. och arbetsinsats. Dessa fördelar gör vätskekylda serverskåp till det idealiska valet för tillförlitlig drift och framtida utveckling av datorkraftcentra.

 

 

VI Easy Retrofit: Flexibla driftsfördelar stöder uppgradering och transformation av föråldrade datacenter

 

Inför skärpta energiförbrukningskrav och policyer står traditionella datorkraftcentra inför betydande utmaningar. För att möta kraven på energibesparing och miljöskydd måste operatörer av datorkraftcentraler vidta effektiva åtgärder. Bland dessa har eftermontering av luft till vätska, med dess betydande ekonomiska effektivitet, höga energiutnyttjande och utmärkta prestanda, blivit en framkomlig väg för operatörer av datorkraftverk att anpassa sig till nuvarande energiförbrukningskrav och miljöutmaningar.

 

▲ vätskekylningsteknik

 

Genom att övergå kylningsmetoderna för vissa eller alla servrar från traditionell luftkylningsteknik till effektiv vätskekylningsteknik, kan datorkraftcentraler förbättra energiutnyttjandet avsevärt, minska PUE-värdena och därmed minska den totala energiförbrukningen. Denna åtgärd hjälper inte bara till att uppfylla energiförbrukningskraven utan förbättrar också serverns kylningseffektivitet, ökar beräkningskapaciteten och minskar problem relaterade till fläktljud och luftcirkulation, vilket förbättrar servrarnas stabilitet och tillförlitlighet.

 

• För det första erbjuder vätskekylningsteknik för kall plattor bättre materialkompatibilitet med värmealstrande komponenter. I ett vätskekylsystem för kallplattor strömmar kylvätskan endast genom kylplattans rörledningar och kommer inte direkt i kontakt med serverns moderkort och värmealstrande komponenter. Därför finns det inget behov av speciell materialdesign för moderkortet och värmealstrande komponenter. När man väljer kylvätska behöver man bara ta hänsyn till dess kompatibilitet med cirkulationsrörledningen och den kalla plattan. Detta gör kylplattans vätskekylningsteknik mer flexibel och lämplig för olika serverutrustningar utan att kräva omfattande hårdvaruändringar.
• För det andra är vätskekylningstekniken för kallplattor lätt att eftermontera. Den här tekniken ändrar inte serverns moderkorts ursprungliga form utan modifierar det istället samtidigt som det befintliga moderkortet behålls. Denna modifieringsmetod möjliggör inte bara enkel demontering och bekväm installation utan erbjuder också bättre genomförbarhet vad gäller teknik, industri och storskalig produktion. Eftersom det inte kräver större förändringar eller byten av moderkortet är installationen och underhållet av vätskekylningstekniken för kalla plattor enklare och bekvämare, samtidigt som det minskar svårigheten att skala upp produktionen inom teknik och industri. Däremot kräver nedsänkningsvätskekylningsteknik typiskt design av specialiserade vätskekylda moderkort för att tillgodose dess helt nedsänkta egenskaper, vilket utan tvekan ökar både tekniska kostnader och tillverkningskostnader.

 

Genom att utnyttja dessa fördelar är tekniken för kylning av vätskekylning mer bekväm och kostnadseffektiv i praktiska tillämpningar, vilket gör den till den föredragna tekniken för att uppgradera och eftermontera gamla luft-till-vätska-kylsystem i datorkraftcentra.