一年耗盡三峽和葛洲壩兩大水電站全年產(chǎn)電量之和，數(shù)據(jù)中心能耗之高令人咋舌。如何突破節(jié)能瓶頸？答案或許是”液冷”。
誠然，數(shù)據(jù)中心作為新基建的重要代表之一，已經(jīng)成為全國各地發(fā)力的焦點。近年來，在貴州成功轉(zhuǎn)型成為“大數(shù)據(jù)之都”后，河北、山東、四川等地均開始進(jìn)行大數(shù)據(jù)中心建設(shè)，助力會數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。而在數(shù)據(jù)中心規(guī)模建設(shè)的背后，液冷數(shù)據(jù)中心一度成為業(yè)內(nèi)的“網(wǎng)紅”。
隨著新基建大潮洶涌而來，數(shù)據(jù)中心新建和擴(kuò)容的步伐逐步加快?！栋灼氛{(diào)查顯示，截至2019年底，全國在用數(shù)據(jù)中心同比增長28.6%，在建數(shù)據(jù)中心規(guī)模增長30%，特別是北上廣深等一線城市增速明顯。
超大型數(shù)據(jù)中心飛速發(fā)展和空間載體不足將加快單機(jī)柜功率密度的迅猛提升，預(yù)計2025年平均功率可達(dá)25kW。快速增長的功率密度對散熱提出了更高要求。據(jù)統(tǒng)計，2019年以”風(fēng)冷”技術(shù)為代表的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，其耗能中約有43%是用于IT設(shè)備的散熱，與IT設(shè)備自身的能耗（45%）基本持平，PUE（評價能源效率指標(biāo))值普遍在1.4以上，由此可見，降低散熱功耗、控制數(shù)據(jù)中心運營成本，建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心已成當(dāng)務(wù)之急，數(shù)據(jù)中心呼喚散熱”革命”。
阿里云位于浙江千島湖的液冷數(shù)據(jù)中心也因此引來了大量關(guān)注，阿里千島湖數(shù)據(jù)中心因地制宜采用湖水制冷，深層湖水通過完全密閉的管道流經(jīng)數(shù)據(jù)中心，幫助服務(wù)器降溫，再流經(jīng)2.5公里的青溪新城中軸溪，作為城市景觀呈現(xiàn)，自然冷卻后最終潔凈地回到千島湖。
液冷數(shù)據(jù)中心的水可以為服務(wù)器“淋浴”“泡澡”，不僅可以作為城市景觀，甚至“洗澡水”可以為附近居民供暖、提供熱水……數(shù)據(jù)灣給大家詳細(xì)介紹一下液冷數(shù)據(jù)中心究竟是什么。
液冷數(shù)據(jù)中心是什么？
液冷數(shù)據(jù)中心是指應(yīng)用液冷技術(shù)和液冷服務(wù)器等設(shè)備的數(shù)據(jù)中心，與傳統(tǒng)風(fēng)冷服務(wù)器相比，液冷服務(wù)器的熱量導(dǎo)出方式不同。液冷是指使用液體取代空氣作為冷媒，為發(fā)熱部件進(jìn)行換熱，帶走熱量的技術(shù)。
而液冷服務(wù)器是指將液體注入服務(wù)器，通過冷熱交換帶走服務(wù)器熱量的一種服務(wù)器。一般來說，行業(yè)將液冷分為直接冷卻和間接冷卻。目前直接冷卻以浸沒式液冷技術(shù)為主，同時可分為相變和非相變兩種，間接冷卻以冷板式液冷技術(shù)為主。
浸沒式液冷技術(shù)是一種以液體作為傳熱介質(zhì)，發(fā)熱器件浸沒于液體中，通過直接接觸進(jìn)行熱交換的冷卻技術(shù)。
通俗理解，液冷是通過液體代替空氣，把CPU、內(nèi)存等IT發(fā)熱器件產(chǎn)生的熱量帶走，就好似給服務(wù)器局部冷卻、整體“淋浴”甚至全部“泡澡”。目前，液冷技術(shù)可謂百花齊放，常見的有冷板式液冷、浸沒式液冷、風(fēng)液混合。
液冷數(shù)據(jù)中心有哪些優(yōu)勢？
液冷數(shù)據(jù)中心有五點優(yōu)勢。
第一，液冷技術(shù)的高效制冷可有效提升服務(wù)器的使用效率和穩(wěn)定性。液體傳導(dǎo)熱能效果更好，是空氣的25倍，溫度傳遞效果更快、更優(yōu)，能夠?qū)崿F(xiàn)IT設(shè)備高效制冷。同時，由于液體的比熱容大，在吸收大量熱量后自身溫度不會產(chǎn)生明顯的變化，故而能夠定CPU溫度。即使服務(wù)器遇到突發(fā)操作，運行功率激增也不會引起CPU內(nèi)部溫度大幅升高，保障CPU在一定范圍內(nèi)進(jìn)行超頻工作不會出現(xiàn)過熱故障。
第二，應(yīng)用液冷技術(shù)有助于實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心節(jié)能、降噪。首先，液冷數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心相比，去掉了空調(diào)系統(tǒng)以及對應(yīng)的風(fēng)冷基礎(chǔ)設(shè)施，增加了循環(huán)泵，能夠節(jié)約建設(shè)成本。其次，與風(fēng)冷系統(tǒng)相比，液冷數(shù)據(jù)中心能節(jié)省約30%的能源，有效降低能源消耗比，可以將PUE（數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)）降到1.05，滿足綠色數(shù)據(jù)中心的要求。最后，在相同散熱條件下，液冷系統(tǒng)所使用的泵和冷卻液系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比噪聲更小，可達(dá)到“靜音機(jī)房”的效果。
第三，應(yīng)用液冷技術(shù)有助于提高數(shù)據(jù)中心單位空間的服務(wù)器密度，大幅提升數(shù)據(jù)中心的運算效率。液冷數(shù)據(jù)中心雖然增加了泵和冷卻液系統(tǒng)，但是省卻了空調(diào)系統(tǒng)和相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，節(jié)省了大量空間，可以容納更多的服務(wù)器。同時，液冷技術(shù)冷卻能力優(yōu)良，足以應(yīng)對高功率密度數(shù)據(jù)中心的冷卻工作，因此液冷數(shù)據(jù)中心可以配置高密度的服務(wù)器，從而得到更高的運算效率。
第四，液體冷卻服務(wù)器能夠無視海拔和地域等環(huán)境影響。數(shù)據(jù)中心是一個電子設(shè)備密集型的場所，影響數(shù)據(jù)中心正常運行的因素有很多，其中海拔高度是很少被提及，但對數(shù)據(jù)中心影響很大的因素。海拔越高的地區(qū)，大氣壓或空氣密度越低，導(dǎo)致空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)降低，空氣散熱能力下降。對于風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心，由于散熱能力下降，溫升增高，因此，為了保證數(shù)據(jù)中心的散熱效率，空調(diào)系統(tǒng)的溫度需要調(diào)低，而將造成更多能量的損耗。相比空氣而言，液體比熱容不受海拔與氣壓的影響，因此高海拔地區(qū)液冷數(shù)據(jù)中心的散熱效率與低海拔地區(qū)相比無差距，仍可以保持較高的散熱效率，保證數(shù)據(jù)中心在高海拔地區(qū)的運行效率和性能。
第五，液冷數(shù)據(jù)中心余熱可以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值。數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備24小時不間斷運行并散發(fā)巨大的熱能。若這些熱量直接排放到大氣中，對環(huán)境而言是一種能源浪費。液冷數(shù)據(jù)中心熱量是以液體為載體，可以直接通過熱交換接入樓宇采暖系統(tǒng)和供水系統(tǒng)，滿足附近居民的供暖、溫水供應(yīng)等需求。不僅節(jié)省了能源，也為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造了附加價值。
浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心把計算、存儲及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基于液冷環(huán)境進(jìn)行完全重構(gòu)，將IT設(shè)備浸沒在絕緣無腐蝕性的冷卻液中，熱量被冷卻液吸收后直接通過冷卻系統(tǒng)高效地傳導(dǎo)到外界，打破風(fēng)冷散熱瓶頸且實現(xiàn)PUE逼近1.0，同時密封的箱體保障IT設(shè)備不受潮濕、有害氣體、振動影響，提升設(shè)備可靠性達(dá)50%以上。
自2015年起，阿里巴巴針對不同的液冷技術(shù)和方案展開研究、探索與實踐，最終實現(xiàn)了浸沒式液冷的技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模部署。相比其他液冷技術(shù)，浸沒式液冷具有高能效、高密度、高可靠、高可用等特點，更加適合云計算數(shù)據(jù)中心的高可靠應(yīng)用場景。
