Giới thiệu ứng dụng máy chủ làm mát bằng chất lỏng
Với sự phát triển của cơ sở hạ tầng mới, tốc độ xây dựng mới và mở rộng trung tâm dữ liệu đang dần tăng tốc. Theo khảo sát do Sách Trắng thực hiện, tính đến cuối năm 2019, số lượng trung tâm dữ liệu được sử dụng trên toàn quốc tăng 28,6% so với cùng kỳ năm trước và quy mô các trung tâm dữ liệu đang được xây dựng tăng 30%, đặc biệt ở các thành phố hạng nhất như Bắc Kinh, Thượng Hải, Quảng Châu và Thâm Quyến, nơi có tốc độ tăng trưởng đáng kể.
Sự phát triển nhanh chóng của các trung tâm dữ liệu cực lớn và không đủ vật mang không gian sẽ đẩy nhanh mật độ năng lượng của từng tủ riêng lẻ, với công suất trung bình dự kiến là 25kW vào năm 2025. Mật độ năng lượng tăng nhanh đặt ra nhu cầu tản nhiệt cao hơn. Theo thống kê, năm 2019, các trung tâm dữ liệu truyền thống được thể hiện bằng công nghệ “làm mát bằng không khí” đã tiêu thụ khoảng 43% năng lượng để làm mát thiết bị CNTT, về cơ bản tương đương với mức tiêu thụ năng lượng của chính thiết bị CNTT (45%). Giá trị PUE (Chỉ số hiệu quả năng lượng) nhìn chung ở mức trên 1,4, cho thấy việc giảm tiêu thụ điện năng tản nhiệt, kiểm soát chi phí vận hành trung tâm dữ liệu và xây dựng trung tâm dữ liệu xanh đã trở thành nhiệm vụ cấp bách. Các trung tâm dữ liệu kêu gọi một "cuộc cách mạng làm mát".
Trung tâm dữ liệu làm mát bằng chất lỏng là chỉ trung tâm dữ liệu áp dụng công nghệ và thiết bị làm mát bằng chất lỏng như máy chủ làm mát bằng chất lỏng. So với các máy chủ làm mát bằng không khí truyền thống, phương pháp xuất nhiệt của máy chủ làm mát bằng chất lỏng có sự khác biệt. Làm mát bằng chất lỏng là công nghệ sử dụng chất lỏng thay cho không khí làm chất làm lạnh để trao đổi nhiệt cho các bộ phận làm nóng và loại bỏ nhiệt. Máy chủ làm mát bằng chất lỏng là loại máy chủ bơm chất lỏng vào máy chủ và lấy đi nhiệt của máy chủ thông qua trao đổi nóng và lạnh. Nói chung, ngành công nghiệp chia làm mát bằng chất lỏng thành làm mát trực tiếp và làm mát gián tiếp. Hiện nay, việc làm mát trực tiếp chủ yếu đạt được thông qua công nghệ làm mát bằng chất lỏng ngâm, có thể chia thành thay đổi pha và không thay đổi pha. Làm mát gián tiếp chủ yếu đạt được thông qua công nghệ làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh.
Công nghệ làm mát bằng chất lỏng ngâm là kỹ thuật làm mát sử dụng chất lỏng làm môi trường truyền nhiệt, nhúng thiết bị làm nóng vào chất lỏng và tiến hành trao đổi nhiệt thông qua tiếp xúc trực tiếp. Chất lỏng có tác dụng dẫn nhiệt tốt hơn, gấp 25 lần so với không khí, truyền nhiệt độ nhanh hơn và tốt hơn, đồng thời có thể làm mát hiệu quả các thiết bị CNTT. Trong khi đó, do nhiệt dung riêng của chất lỏng lớn, nhiệt độ của chúng không thay đổi đáng kể sau khi hấp thụ một lượng nhiệt lớn nên có thể cài đặt nhiệt độ CPU.
So với các trung tâm dữ liệu làm mát bằng không khí truyền thống, các trung tâm dữ liệu làm mát bằng chất lỏng đã loại bỏ hệ thống điều hòa không khí và cơ sở hạ tầng làm mát bằng không khí tương ứng, đồng thời bổ sung thêm máy bơm tuần hoàn, có thể tiết kiệm chi phí xây dựng. Thứ hai, so với hệ thống làm mát bằng không khí, trung tâm dữ liệu làm mát bằng chất lỏng có thể tiết kiệm khoảng 30% năng lượng, giảm tỷ lệ tiêu thụ năng lượng một cách hiệu quả và hạ PUE (chỉ số hiệu quả năng lượng của trung tâm dữ liệu) xuống 1,05, đáp ứng yêu cầu của trung tâm dữ liệu xanh. Cuối cùng, trong cùng điều kiện tản nhiệt, hệ thống bơm và chất làm mát được sử dụng trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng có độ ồn thấp hơn so với hệ thống điều hòa không khí truyền thống.
Nghiên cứu, thăm dò và thực hành được tiến hành trên các giải pháp và công nghệ làm mát bằng chất lỏng khác nhau. So với các công nghệ làm mát bằng chất lỏng khác, làm mát bằng chất lỏng ngâm có các đặc tính là hiệu suất năng lượng cao, mật độ cao, độ tin cậy cao và tính sẵn sàng cao, khiến nó phù hợp hơn với các kịch bản ứng dụng có độ tin cậy cao trong trung tâm dữ liệu điện toán đám mây.
