“卷”的終點？數(shù)據中心進入“液冷時(shí)代”
為(wèi)了降低(dī)PUE，拼了
PUE是廣西數(shù)據中心總能耗與IT設備能耗的比值，數(shù)值越接近1代表其用能效率越高(gāo)。2021年7月，工信部發布《新型數(shù)據中心發展三年行(xíng)動計(jì)劃(2021-2023年)》，指出在能效水(shuǐ)平方面，新建大(dà)型及以上(shàng)數(shù)據中心PUE降低(dī)到1.3以下，嚴寒和(hé)寒冷地區(qū)力争降低(dī)到1.25以下。
地方政府每年都會(huì)拿(ná)到并分配該省能耗總量和(hé)強度的指标。數(shù)據中心全年晝夜不停地運轉，決定了它們“能耗巨獸”的本色。而作(zuò)為(wèi)能耗大(dà)戶，地方發展改革委要憑能耗指标來(lái)決定是否建設。因此，數(shù)據中心的PUE既是政府和(hé)監管部門(mén)管理(lǐ)的抓手，也是IDC 各建設者争相“內(nèi)卷”的重點。
為(wèi)了降低(dī)PUE，技(jì)術(shù)提供商都很(hěn)拼，“卷”得(de)花(huā)樣百出。
在位于北極圈附近的瑞典北部，坐(zuò)落着一個(gè)數(shù)據中心，這裏冬天平均氣溫差不多(duō)零下20度。這座數(shù)據中心建在此地最重要的原因就是，為(wèi)了給南甯機房(fáng)散熱。
在貴州貴安新區(qū)兩座山(shān)的山(shān)體(tǐ)中，“藏”着一處能夠容下30萬台服務器(qì)的數(shù)據中心。這座數(shù)據中心把機房(fáng)安裝在這裏，也是為(wèi)了降低(dī)機房(fáng)的PUE值。據稱，這裏的PUE極限測試值可(kě)達1.1左右。
在英國蘇格蘭奧克尼群島附近的海底，也架設着一座數(shù)據中心，這是首個(gè)在海底運行(xíng)的數(shù)據中心。這項海底數(shù)據中心項目，被一些(xiē)人(rén)比作(zuò)數(shù)據中心的“登月計(jì)劃”。
北極圈、海底、山(shān)洞、湖(hú)底……在這些(xiē)地方，的确可(kě)以大(dà)大(dà)提高(gāo)數(shù)據中心的散熱效率、降低(dī)PUE，然而它們的優點似乎也隻剩這點了。
比如，在這些(xiē)地方，數(shù)據中心的維護成本高(gāo)昂，一旦出現問題難以及時(shí)運維。
“數(shù)據中心建設有(yǒu)個(gè)基本要求，那(nà)就是普适性。舉個(gè)例子，數(shù)據中心不管是在漠河(hé)還(hái)是在海南島建設，應該是一樣的。”4月26日，中國電(diàn)子節能技(jì)術(shù)協會(huì)秘書(shū)長呂天文在“2022數(shù)據中心液冷技(jì)術(shù)研討(tǎo)會(huì)”上(shàng)認為(wèi)，液冷技(jì)術(shù)是解決目前數(shù)據中心“PUE之問”最佳的技(jì)術(shù)手段。
液冷技(jì)術(shù)有(yǒu)何神通(tōng)？它能終結“PUE之問”嗎？
數(shù)據中心步入“液冷時(shí)代”
“液冷”并非新事物。呂天文介紹稱，早在20世紀八九十年代，這項技(jì)術(shù)就被嘗試用于通(tōng)信設備的基站(zhàn)上(shàng)；此後，在消費端的遊戲主機上(shàng)，有(yǒu)一些(xiē)玩家(jiā)手動DIY過一些(xiē)“液冷主機”，主要也是幫助散熱。他說，有(yǒu)些(xiē)極客會(huì)在液冷主機上(shàng)放一些(xiē)五顔六色的燈帶，“還(hái)挺好看的”。
但(dàn)液冷技(jì)術(shù)的系統發展與規模應用，是在2010年之後。
雲計(jì)算(suàn)服務形态的突飛猛進，催生(shēng)了數(shù)據中心的大(dà)規模部署。加之建設方對數(shù)據中心技(jì)術(shù)的追求、用戶對綠色數(shù)據中心的追捧，液冷技(jì)術(shù)發展十分迅速。
相比此前數(shù)據中心主流的風冷（空(kōng)調散熱）手段，液冷技(jì)術(shù)的優點可(kě)太多(duō)了。
首先，呂天文介紹說，液冷技(jì)術(shù)散熱效率是風冷的不是數(shù)十倍、數(shù)百倍，而是數(shù)千倍。“為(wèi)科學起見，我們定義是風冷的1000~3000倍不等，這其中差異是由不同冷卻液等引起的。”
其次，液冷技(jì)術(shù)的精确制(zhì)冷效果更好。由于冷卻液直接作(zuò)用于高(gāo)耗能部件，它所發揮的作(zuò)用事半功倍。“如果僅看制(zhì)冷這部分的PUE值，電(diàn)能利用效率可(kě)以低(dī)至1.0到1.02。”呂天文說。
此外，液冷技(jì)術(shù)還(hái)能帶給數(shù)據中心一個(gè)“意外驚喜”：低(dī)噪音(yīn)。
“空(kōng)調制(zhì)冷系統有(yǒu)大(dà)量外機，運轉起來(lái)噪音(yīn)很(hěn)大(dà)，很(hěn)容易遭到投訴。”呂天文說，相比之下，液冷型數(shù)據中心內(nèi)外部噪音(yīn)都很(hěn)小(xiǎo)。
擁有(yǒu)這些(xiē)優點的液冷技(jì)術(shù)，在市場(chǎng)上(shàng)“吃(chī)得(de)很(hěn)開(kāi)”。
液冷技(jì)術(shù)分為(wèi)直接式和(hé)間(jiān)接式兩種。曙光數(shù)創副總裁姚勇介紹說，目前市場(chǎng)上(shàng)間(jiān)接式和(hé)直接式液冷技(jì)術(shù)均有(yǒu)部署，間(jiān)接液冷如冷闆式液冷服務器(qì)，可(kě)以在成本微增的情況下實現效率大(dà)幅提高(gāo)；噴淋式、浸沒式的直接液冷方案雖然初期投入較高(gāo)，但(dàn)從全生(shēng)命周期和(hé)更高(gāo)計(jì)算(suàn)密度的角度來(lái)看，效果更好。
中科曙光，是目前正以液冷技(jì)術(shù)開(kāi)展數(shù)據中心綠色實踐的先行(xíng)者之一。
我國當前正倡導綠色低(dī)碳的生(shēng)産生(shēng)活方式，中國力争于2030年前二氧化碳排放達到峰值、2060年前實現碳中和(hé)。在此背景下，“東數(shù)西算(suàn)”國家(jiā)工程也應運而生(shēng)。在東數(shù)西算(suàn)工程實施進程中，“綠色化”是其中一大(dà)顯著特點。
“政策的驅動、技(jì)術(shù)的成熟、市場(chǎng)的規模應用，标志(zhì)着數(shù)據中心的液冷時(shí)代正式到來(lái)。”呂天文說。
“中國液冷”位居第一梯隊
一個(gè)時(shí)代的到來(lái)，有(yǒu)其顯著的趨勢和(hé)特點，“液冷時(shí)代”也不例外。
首先，液冷技(jì)術(shù)給數(shù)據中心帶來(lái)更高(gāo)的計(jì)算(suàn)密度。
“一般來(lái)說計(jì)算(suàn)密度是按照機櫃功率來(lái)衡量的。”呂天文說，近年來(lái)單機櫃功率達到8千瓦甚至一些(xiē)高(gāo)端計(jì)算(suàn)達到20、30千瓦，但(dàn)曙光提供的數(shù)據顯示，液冷技(jì)術(shù)加持的服務器(qì)單機櫃密度已經超過100千瓦，這無疑将為(wèi)數(shù)據中心未來(lái)發展提供強大(dà)動力。
他解釋稱，單機櫃密度越大(dà)，占地面積越小(xiǎo)，設備管理(lǐ)成本越低(dī)，如此一來(lái)，原來(lái)液冷型數(shù)據中心的高(gāo)成本劣勢也會(huì)逐漸消弭。
其次，液冷技(jì)術(shù)與多(duō)種節能技(jì)術(shù)的融合，可(kě)以把數(shù)據中心變成一個(gè)“能源站(zhàn)”。呂天文介紹，相較于風冷型，液冷數(shù)據中心的熱量抓取非常簡單且損失很(hěn)少(shǎo)，這樣利用熱回收技(jì)術(shù)，可(kě)以将餘熱利用發揮到很(hěn)高(gāo)水(shuǐ)平。他認為(wèi)，經過10~15 年的發展，“數(shù)據中心就是能源站(zhàn)”。
“數(shù)據中心步入到液冷時(shí)代的第三個(gè)特點，就是可(kě)以支撐更多(duō)行(xíng)業的大(dà)規模計(jì)算(suàn)的發展。”呂天文認為(wèi)，可(kě)無差别建設的液冷數(shù)據中心，可(kě)以為(wèi)科學實驗、金融計(jì)算(suàn)、生(shēng)物信息、人(rén)工智能、自動駕駛等領域的應用提供涓涓不斷的算(suàn)力，“這是IDC下一步需要走的”。
值得(de)欣慰的是，呂天文認為(wèi)，液冷時(shí)代，中國并沒有(yǒu)落在後面。
“客觀地講，我國在液冷技(jì)術(shù)方面已經走在世界前列。”呂天文說，通(tōng)過他與歐美的同行(xíng)的溝通(tōng)交流，他認為(wèi)中國的液冷系統、液冷制(zhì)冷技(jì)術(shù)已經超過了許多(duō)國家(jiā)，“位于第一梯隊”。
市場(chǎng)是最好的試金石。以曙光為(wèi)例，姚勇介紹稱，曙光2011年就開(kāi)始投入液冷技(jì)術(shù)的研發，迄今已經有(yǒu)11年的技(jì)術(shù)積累和(hé)沉澱。廣西布線