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數(shù)據(jù)中心是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵，但也是能源的主要消耗者。據(jù)估計(jì)，全球數(shù)據(jù)中心消耗的電能占全球能源消耗量的2%，其每平方米消耗的電能是普通辦公室的10倍，而這一能源過度消耗的主要原因是部署了冷卻系統(tǒng)。
以數(shù)據(jù)和信息通信技術(shù)聞名的專業(yè)廠商AURECON公司總裁彼得•格里夫斯表示，“更令人關(guān)注的事實(shí)是，目前的預(yù)測(cè)表明，全球信息通信技術(shù)的要求仍然需要冷卻技術(shù)，隨著使用智能手機(jī)的人越來越多，以及高速網(wǎng)絡(luò)的增長，這種擴(kuò)張遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了能源效率的提高。”他撰寫的“冷卻ICT關(guān)鍵環(huán)境將何去何從？”論文在澳大利亞墨爾本召開的“2015HVAC的未來會(huì)議”上發(fā)布。AURECON公司高級(jí)機(jī)械工程師羅斯•麥卡錫則回顧了傳統(tǒng)和最佳實(shí)踐的冷卻技術(shù)。他強(qiáng)調(diào)，雖然其中一些范例有潛在的邊際改善，但減少冷卻相關(guān)的能源消耗是必需的。
在這次圓桌會(huì)議上，羅斯和彼得討論冷卻技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)。是什么讓機(jī)房冷卻的需求不斷升級(jí)？其根本原因是什么？彼得認(rèn)為數(shù)據(jù)中心需要過程冷卻系統(tǒng)，以去除機(jī)房設(shè)備的多余熱量，例如中央處理單元。這通過是使用機(jī)械空冷技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。因此冷卻技術(shù)是非常關(guān)鍵的，無效的氣流或高溫會(huì)導(dǎo)致過熱和昂貴的失敗。
十年前，數(shù)據(jù)中心的平均電力負(fù)荷設(shè)計(jì)為每平方米500瓦。隨著技術(shù)的進(jìn)步，以及信息技術(shù)的需求和智能手機(jī)的增加，這一負(fù)荷不斷升級(jí)，如今數(shù)據(jù)中心的平均電力負(fù)荷為每平方米1200瓦。
人們面臨具有較高的污染和碳負(fù)荷的行業(yè)困境，當(dāng)整體有真正的可持續(xù)發(fā)展的承諾時(shí)，這意味著冷卻效率是一個(gè)嚴(yán)重的問題。
那么行業(yè)內(nèi)能源利用的現(xiàn)狀如何？彼得表示，常見能源利用的度量用于評(píng)估數(shù)據(jù)中心的能量效率，也就是能源使用效率（PUE），這是IT設(shè)備的效率有關(guān)，而數(shù)據(jù)中心具有較高的PUE值時(shí)，表明其效率較低。
羅斯表示，現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心有了相當(dāng)大的變化，其效率取決于所采用的技術(shù)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心可以使用1kW冷卻能力冷卻每1千瓦負(fù)荷的設(shè)備，導(dǎo)致其PUE值為1.8~~2。而采用自然空氣冷卻技術(shù)，如間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)其PUE值達(dá)到1.15~1.28。目前良好的做法是在溫帶氣候條件下采用自然空氣冷卻技術(shù)，使數(shù)據(jù)中心的PUE值達(dá)到1.2。
冷卻技術(shù)是不涉及控制溫度的過程：在濕度高的情況下，控制濕度對(duì)防止冷凝，而在濕度低的情況下，防止產(chǎn)生靜電的問題也很重要。
一個(gè)非常重要的發(fā)展，卻沒有被很多ICT從業(yè)人員充分認(rèn)識(shí)，這是由美國采暖，制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)（ASHRE）廣泛研究的結(jié)果，該工作定義了四個(gè)類別的數(shù)據(jù)中心設(shè)備，并啟用了更寬的允許范圍內(nèi)的溫度和濕度。這開辟了自然冷卻技術(shù)的更大潛力。
“自然冷卻”的潛力是什么？
彼得認(rèn)為，采用自然冷卻的機(jī)會(huì)在許多地點(diǎn)是可能的，尤其是那些所提供的空氣溫度達(dá)到ASHRE準(zhǔn)則（18°C~27°C）。當(dāng)供應(yīng)空氣溫度為27°C時(shí)，需要在25°C或以下的空氣溫度，以獲得自然冷卻顯著的好處。數(shù)據(jù)中心管理者需要決定是否要使用直接或間接的自由冷卻技術(shù)。彼得傾向于采用間接通過熱輪或熱交換器技術(shù)，這樣，外界空氣污染物或濕度水平不會(huì)限制使用自然冷卻。這種類型的間接自由冷卻技術(shù)特別適用于南非地區(qū)，該地區(qū)的溫度低于19°C和相對(duì)濕度為60％的時(shí)間，每年都會(huì)超過2500小時(shí)。
羅斯認(rèn)為，浸泡冷卻是數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)的重要的一部分。他簡要概述一下浸泡冷卻技術(shù)的背景和潛力。他指出，采用浸泡冷卻技術(shù)不是一個(gè)新的概念：從20世紀(jì)70年代開始，軍用高密度的計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)證明，在提供高品位的廢熱的同時(shí)，液冷技術(shù)可以提高數(shù)據(jù)中心的能源效率。IT設(shè)備中，比如CPU，顯卡，內(nèi)存等都完全沉浸在非導(dǎo)電介質(zhì)的液體中，進(jìn)行直接冷卻。
這種技術(shù)可以高熱量、高密度IT設(shè)備的能源效率，類似于水冷卻系統(tǒng)。浸泡冷卻在超算中心得到普及應(yīng)用，其部分原因是由于采用這種類型冷卻技術(shù)的高密度計(jì)算的成本更低。
如果浸沒式冷卻系統(tǒng)變得更為接受，那么數(shù)據(jù)中心就可以顯著地降低制冷能耗。事實(shí)上，數(shù)據(jù)中心得到1.05的超低PUE值可能是結(jié)合獨(dú)特的氣候才實(shí)現(xiàn)的。
如何才能找出冷卻技術(shù)的前進(jìn)方向？羅斯表示，他相信采用令人興奮的浸沒式冷卻技術(shù)這一解決方案可以實(shí)現(xiàn)。之所以這樣說，是因?yàn)樵谌蚍秶鷥?nèi)，在顯著降低能源消耗和碳排放方面，目前還沒有更好的實(shí)踐和新興技術(shù)。如今，人們轉(zhuǎn)而采用更高密度的，效率更高的浸沒冷卻技術(shù)。在通常情況下，這會(huì)讓業(yè)界人士越來越多地使用液體冷卻技術(shù)。目前，人們?cè)谑褂酶鞣N不同的冷卻系統(tǒng)，但直接接觸的冷卻是最有效的。
羅斯表示，關(guān)注冷卻技術(shù)人們將會(huì)發(fā)現(xiàn)，采用高密度服務(wù)器浸沒式冷卻系統(tǒng)成為一個(gè)未來數(shù)據(jù)中心發(fā)展技術(shù)趨勢(shì)。
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