為什么說數(shù)據(jù)中心散熱迎來拐點？

喜報！

“綠色領(lǐng)跑企業(yè)”

近期，戴爾榮獲由中環(huán)聯(lián)合認(rèn)證中心(CEC)頒發(fā)的“綠色領(lǐng)跑企業(yè)”獎項，這是繼“環(huán)保產(chǎn)品領(lǐng)跑者”之后的又一殊榮，恭喜戴爾！

作為全球領(lǐng)先的數(shù)字化解決方案供應(yīng)商，戴爾將可持續(xù)發(fā)展置于一切工作的核心，以智能、高效的解決方案幫助客戶實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，智能冷卻技術(shù)就是其中之一。

天熱的時候

我們會吹風(fēng)扇來降溫

但溫度高到一定程度時

（比如30℃以上）

即便風(fēng)扇轉(zhuǎn)速調(diào)到最高

整個人還是熱到冒煙

這時候往往洗把冷水臉更解熱

為什么？

因為作為冷卻介質(zhì)的空氣，其導(dǎo)熱性并不令人滿意。

水的導(dǎo)熱系數(shù)大約是空氣的4倍，同體積的水能夠比空氣吸收更多熱量。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在25°C時，空氣的熱導(dǎo)率為0.0262，而水的熱導(dǎo)率為0.606——這意味著，在25°C時，水吸收的熱量是空氣的25倍。

就像室溫30度超出風(fēng)扇的制冷上限時，你無法通過加快風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來解熱；在數(shù)據(jù)中心，傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱也面臨同樣的難題。

傳統(tǒng)風(fēng)冷的難題

近些年數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展催生了對高算力的渴求，CPU功耗越來越高，服務(wù)器越來越熱。下圖顯示了英特爾和AMD下一代處理器的熱設(shè)計功耗(TDP)：在未來3年內(nèi)，大多數(shù)最新一代處理器的TDP將超過400W。

針對不同的TDP，現(xiàn)有冷卻技術(shù)（風(fēng)冷和液冷）的冷卻表現(xiàn)如何呢？

從圖中可以看出，風(fēng)冷和液冷之間的臨界點取決于服務(wù)器外形（例如1U與2U、多節(jié)點與單片）及其配置，一般來說，風(fēng)冷可以延伸到大約350W。反觀液冷，其向下與風(fēng)冷散熱的覆蓋區(qū)域部分重合，向上可延伸至更高的TDP范圍。

結(jié)合GPU不斷提升的功率要求、NVMe驅(qū)動器的冷卻要求以及DPU的興起，這就解釋了為什么我們現(xiàn)在正處于風(fēng)冷和液冷的臨界點。

智能冷卻

兼顧不同需求

可以預(yù)見的是，當(dāng)服務(wù)器越來越熱，未來數(shù)據(jù)中心需要散發(fā)的熱量將遠遠超出傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱的能力范圍。面對這一趨勢，有必要在數(shù)據(jù)中心引入散熱效率更高、更節(jié)能環(huán)保的冷卻技術(shù)。

當(dāng)前服務(wù)器的散熱技術(shù)可分為三個類別：

●空氣冷卻（在Dell PowerEdge服務(wù)器上稱為多矢量冷卻）

●直接液體冷卻（在Dell PowerEdge服務(wù)器上稱為冷板式冷卻）

●浸沒式冷卻

1多向量冷卻

這以傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱為基礎(chǔ)——利用風(fēng)扇通過服務(wù)器的正面吸入冷空氣，并從服務(wù)器的背面排出熱空氣。這種方法與適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)中心設(shè)計相結(jié)合，將來自冷水機組的冷空氣移到冷通道，以便被服務(wù)器吸入，而熱通道則收集來自服務(wù)器的熱空氣并將其發(fā)送到冷水機組。

從服務(wù)器前擋板上的開口形狀到服務(wù)器內(nèi)的護罩，戴爾以多向量冷卻技術(shù)簡化服務(wù)器內(nèi)的氣流路徑，通過專屬的管道型風(fēng)扇以及自動調(diào)適冷卻功能，把氣流引導(dǎo)到服務(wù)器溫度最高的部位，以創(chuàng)新推動空氣冷卻的發(fā)展。

值得一提的是，最近發(fā)布的新一代PowerEdge服務(wù)器在設(shè)計之初就考慮了可持續(xù)性，與前幾代服務(wù)器相比，新一代戴爾PowerEdge服務(wù)器進一步優(yōu)化了風(fēng)冷散熱效率，允許更多氣流通過系統(tǒng)，從而在持續(xù)最高性能的同時保持低溫。

2冷板式液冷

冷板式液冷系統(tǒng)主要由冷卻劑分配單元(CDU)、冷板、循環(huán)管路等部件構(gòu)成，其核心是通過冷板，將發(fā)熱部件的熱量傳遞給循環(huán)管道中的冷卻液體，基于液體本身的制冷特性實現(xiàn)服務(wù)器降溫。

由于所用液體的吸熱系數(shù)明顯高于空氣，因此可以冷卻較熱的組件，例如CPU或GPU，冷板式液冷仍需要部分風(fēng)冷輔助冷卻服務(wù)器的其余部分。當(dāng)前的直接液體冷卻技術(shù)可以支持TDP高達900W的組件。

3浸沒式液冷

浸沒式液冷技術(shù)將服務(wù)器傾倒在一個裝滿液體的大容器中，依靠液體流動循環(huán)帶走熱量。目前業(yè)界正在積極研究實現(xiàn)最大熱吸收的最佳液體。

如下圖所示，針對不同的TDP值，冷板式液冷提供最高的冷卻能力：

不過需要注意的是，盡管液冷具有更高的散熱效率，但這并不能消除數(shù)據(jù)中心對風(fēng)冷的需求，因為通過液體冷卻過程收集的熱量仍然需要從數(shù)據(jù)中心移除。

數(shù)據(jù)中心具體采用什么冷卻方案受到應(yīng)用條件、地理位置、工作負(fù)載等因素影響，戴爾認(rèn)為在可預(yù)見的未來，客戶將擁有完全適合風(fēng)冷的工作負(fù)載，和需要直接液體冷卻的冷卻能力的工作負(fù)載，因此提供智能冷卻技術(shù)滿足不同客戶的散熱需求，即：

所有未來（和當(dāng)前一代）的PowerEdge服務(wù)器都支持所有冷卻方法，從而讓客戶根據(jù)他們的工作負(fù)載和數(shù)據(jù)中心能力科學(xué)地規(guī)劃和采用不同的冷卻系統(tǒng)。

除了支持多種冷卻技術(shù)，戴爾的智能冷卻還包括統(tǒng)一能耗管理軟件OpenManage Power Center，該軟件可以提高客戶對服務(wù)器功耗的可見性和控制性，繼而幫助客戶低成本、自動化、智能化地應(yīng)對各種能耗事件，減少碳足跡。

在未來幾年內(nèi)，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心將采用至少兩種不同的冷卻技術(shù)，因此企業(yè)在做出硬件采購決策之前，首先需要考慮當(dāng)前選擇的硬件能否過渡到新的冷卻技術(shù)。戴爾智能冷卻方案以多種冷卻技術(shù)助您自如應(yīng)對不同散熱需求，輕松構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心，是您面向未來投資的絕佳選擇。

審核編輯：湯梓紅