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Direct Liquid Cooling威廉希尔体育官网
来源: 今鸿化学   发布时间: 2018-05-16 11:47   15495 次浏览   大小:  16px  14px  12px
本文对该技术的发展、原理、应用以及特点进行简单梳理。

浸没式液冷在电DIY还是主流的年代就已经被提出来,不过更多还停留在概念阶段。直到天河二号和太湖之光超级计算机液冷技术已经有了大规模的应用近两年中科院大气所的“地球数值模拟装置原型系统”、国家电网电力科学研究院仿真中心超级计算系统分别部署了近千个节点的液冷服务器包括前段时间刷屏的HPC亚洲第一大单的气象局项目中也将部署液冷服务器。除此之外,阿里云,曙光等都有具体的研究及应用还有分布各地的挖矿机不少也应用了这一技术。

 

早期的液冷是泡在一个大池子里(池浸没),更多的是一种象征性的概念,只考虑良好的散热,而不需要担心冷却液挥发的问题。一般来说浸没式冷却系统需要设置专门的密封冷却箱,服务器等设备可高密度放置于冷却箱中,利用绝缘冷却液浸没服务器主要散热部件,并配备有冷却液内循环系统以加速热量传递。设备运行时产生大量的热,使得冷却液部分从液态转化为气态,从而随蒸汽带走热量,蒸汽在上方的冷凝器上冷凝变回液体回流到浸没液中,循环反复,从而使服务器冷却系统恒定在某个温度区间。

绝缘冷却液相比于空气,导热率是空气6倍,比热容是空气的1000倍。所以对相同体积的热传递介质来说,液冷系统冷却液的传递热量速度是空气的6倍,储热能力是空气的1000倍。 目前用得比较多的是3M公司的FC3283(沸点128℃)、FC40(沸点155℃)以及今鸿化学的DA304(沸点150℃)、DA301(沸点88℃)、DA308(沸点56℃),根据密封冷却箱的结构以及冷凝方式选用不同的绝缘冷却液。

对于标准化或者说商业化的应用来说,浸没式液冷面临的最大问题就在于如何实现冷却液的循环,包括仓内压力变化与泄露问题的控制也在封闭环境中表现得更加困难。

只有CPU负载恒定不变时,才能够保证密封系统的压力不变进而保证零压而消除泄漏问题这当然是不可能的。服务器的负载总是要随任务的变化而不断变化,从而导致密封仓内的压力时而正压、时而负压,进而导致出现泄漏的可能性。

于是出现了两种封闭环境下的浸没式液冷散热方式-有相变浸没和无相变浸没。“相变”是一个热力学的概念,就是物质从一种“相”到另一种“相”的改变。简而言之就是在运行过程中液体是否会产生气泡。

惰性绝缘冷却液配合专用的密封冷却箱,成就名副其实的绿色机房。

高效节能:高效快速传热,大幅度降低机房功耗。

PUE(电源使用效率)达到1.1以下,较传统空调风冷节能85%以上。

设备简单:无论服务器运行功率是2000kW还是300kW可兼容使用。

无噪声:只有干冷器上风扇运转声音。 

无损耗:系统内循环。

节约空间:可实现服务器的高密度集成化,空间利用率提高三倍以上。

节约成本:机房选址不再苛刻挑剔,无需精密空调,配电和基础设施规模小,从硬件投入到后期运营,在各方面节约成本。

目前高性能领域是液冷应用的主要方向,因为这部分应用对于性能有着不竭的需求,而液冷的出现一方面可以帮助系统实现更好的散热、保持更低的温度,另一方面也能够促进性能的进一步提升。在浸没环境下,CPU可以超频运行,这样就能够获得更快的运行速度,同时在稳定性上也更有保障

液冷技术虽在国内还未普及,但技术已经相当成熟,在国外已经有很多企业将该技术应用到数据中心业务中。未来随着技术的进一步成熟,液冷技术还将广泛应用于高速列车供电逆变器、锂电池动力汽车、风力发电机、核电、特高压电网及军工雷达系统的冷却散热,以及大量机房的集中冷却散热。