数据中心热管理怎么做 高效散热方案全解析

这是在对数据中心进行热管理, 简单来讲, 就是要给数量众多的服务器去“降温”。服务器在运行时会产生极大热量 , 要是热量无法散发出去 , 那么设备就会出现降频情况 , 甚至会死机 , 乃至被烧毁 , 这会直接致使业务中断 , 还会造成数据丢失。传统的风冷方案在面对高密度机柜的时候 , 变得日益吃力 , 而液冷以及高效电机驱动技术正逐渐成为主流选择。

为什么数据中心越来越热

过去十年间, 单台服务器的功耗, 从几百瓦的数值, 迅猛飙升到上千瓦, AI训练芯片的功耗, 竟然甚至突破了700瓦。机柜的功率密度, 由每机柜3 - 5千瓦, 增长至20 - 30千瓦, 部分超算中心, 达到了50千瓦以上。热量密度急剧地增加, 传统空调的送风方式, 难以精准地冷却热源。

还有一个要素是节能方面的压力, 数据中心里电力成本在运营总体成本里所占比例超过百分之六十, 当中大概三分之一耗费于冷却系统之上 , 存在许多老旧的数据中心仍旧在运用定频风机以及低效水泵, 电能出现严重浪费的情况 , 国家强制规定新建的数据中心PUE也就是电能利用效率低于一点三 , 这表明每消耗一度电用于计算, 冷却等辅助设备仅仅能够消耗零点三度电。

存在布局方面的问题, 高密度机柜所引发的热岛效应致使局部温度失去把控, 冷热通道隔离不够彻底造成冷气出现短路,部分机房出于节省费用的考量EC电机, 将服务器放置得极为密集, 气流组织变得紊乱, 使得散热效果大幅降低。

液冷技术能解决所有问题吗

液冷的确效果令人惊叹不已, 然而却并非是无所不能的。冷板式液冷借助水冷板直接将CPU热量带走, 其冷却效率乃是空气的几十倍之多, PUE能够降低至1.1以下。浸没式液冷更为彻底, 它把服务器浸泡在绝缘冷却液当中, 散热效率是最高的, 不过改造成本高昂, 维护起来复杂繁琐。

瓶颈之处在于基础设施的液冷, 要铺设管道来, 要安装CDU也就是冷量分配单元, 还要改造机柜, 其初期投资相较于风冷会高出百分之三十到百分之五十, 则对于已有之分数据中心而言, 改造液冷就代表着停机, 亦意味着搬迁, 业务中断的风险是很大的, 好多客户更倾向于那种混合方案即在高功率的设备的时候采用液冷, 而普通设备则保留风冷这样的情况。

再一个问题在于兼容性,各个不同厂商的液冷设备风机电机, 其接口标准尚未统一, 冷却液配方之间的差异颇为巨大, 因而当进行部件更换操作时, 极易出现兼容性方面的问题, 所以在选择液冷方案之际一, 定得要对供应商的生态整合能力予以考量, 最好是能够提供涵盖从电机、泵直至控制系统的一整套解决方案。

风机和电机怎么选才靠谱

充当风冷系统核心部分的, 是风机以及电机, 传统的交流异步电机, 其效率偏低, 调速范围较窄, 当下的主流方案是运用永磁同步电机, 并且搭配EC（电子换向）技术, EC电机, 会依据温度传感器所反馈的信号, 做到自动对转速进行调节, 当负载有所降低的时候, 转速随之下降, 功耗也会按照相应的比例降低, 总的节能幅度超过30%。

挑选型号时, 得留意几个关键的参数, 首先, 是那个风量跟静压, 一定得适配柜子的散热需求, 风量假如给的不够, 就会致使出现热点情况, 风量要是过大了, 那可就是在瞎浪费电能。其次是防护等级这方面, 数据中心的环境相对来说是比较洁净的, 然而, 还是得把灰尘积累这个事儿考虑进去, 建议去选择防护等级在IP54之上的。最后, 就是要关注噪音, 虽说数据中心常常设有独立的机房, 可是只要噪音超过了65分贝, 那就会对运维人员的健康产生影响。

纳新智控的那种 EC 电机以及离心风机方案, 对数据中心场景来讲格外适配, 它运用的是外转子结构, 电机与叶轮有着成一体的设计, 体积方面十分紧凑, 进行安装的时候很便利, 电机效率达到了 IE5 一级能效标准, 再搭配智能控制器, 能够达成 0 到 100%的无级调速, 响应速度相较于传统方案快出 3 倍, 并且还支持 Modbus 和 BACnet 通讯协议,能够毫无阻碍地接入楼宇自控系统。

直驱电机在冷却塔和泵组中的应用

作为数据中心那冷却系统里能耗大户角色存在的数据中心热管理, 是那冷却塔与循环水泵。对于传统方案而言, 其借助皮带或者联轴器来实施驱动, 传动方面效率会损失掉5%至10%这样的比例范围, 不但如此, 因为皮带存在磨损状况, 所以只好定期去进行更换才行。而直驱电机呢, 则是直接和负载相连, 不存在中间传动部件, 效率提升的情况特别显著, 没错便是如此。

磨床以及圆锯直驱电机的技术能够转移至冷却塔风机之上, 直驱电机具备扭矩大的特点, 启动时平稳, 能够精准控制冷却塔的风量, 与变频器相互配合达成按需供冷, 在冷却塔的应用里, 直驱方案相较于传统皮带驱动节能百分之十二至百分之十五, 并且无需维护, 寿命超出十万小时。

同样适用的还有水泵电机, 暖通系统的EC电机与永磁同步技术相配合, 即便于部分负载的状况下, 其效率依旧维持在90%以上, 众多数据中心的冷却系统长期处于60%负载的状态下运行, 运用高效电机每年能够节省下数十万元的电费, 纳新智控的电机控制器还予以多泵联动控制的支持, 可依据冷量需求自动实现主备泵的切换, 防止单台长时间处于满负荷运行的情况。

电机定制和能效认证要注意什么

存在着截然不同的数据中心冷却系统, 标准品有时没法做到完美适配。电机定制主要考量安装尺寸, 以及轴伸形式, 还有电压等级与防护等级。举例来说, 存在一些机柜空间狭小的情况, 这种状况下需要超薄型电机；存在一些特定场景, 这些场景要求具备防爆设计；存在一些相关要求, 这些要求是需要宽电压范围以适应不同地区电网。

硬门槛是一级能效, 国家强制规定电机能效不得低于IE3, 在数据中心等关键领域建议去选用IE4或者IE5, 纳新智控所拥有的永磁同步电机以及EC电机均能够达成IE5标准, 某些型号实测出去的效率多是超过95%的, 进行选择的时候务必要去看第三方检测报告, 绝对不可以仅仅只看厂家宣传。

定制周期以及售后同样是非常重要的, 数据中心建设工期处于紧张状态, 电机到货出现延迟的情况会对整体进度造成一定影响, 建议挑选能够给予快速打样以及批量交付能力的供应商, 最好是具备本地化服务团队, 能够在24小时当中对故障做出响应, 纳新智控是支持电机定制的, 从图纸确认开始一直到样品交付最快需要15天时间, 并且会提供3年质保以及远程运维支持。

数据中心热管理不存在一招鲜的办法,液冷适宜新建的超高密度情形直驱电机, 风冷改造更契合现有类型的数据中心, 混合方案称得上是折中路子。关键之处是把握住电机以及风机这个能耗较大的部分, 挑选高效、智能、可靠的产品。纳新智控供应从电机、控制器直至系统集成的整个设计内容, 可以帮客户把PUE降低到1.2以下, 与此同时降下运维成本。要是你正为数据中心散热而烦恼, 不妨从风机与电机选型号方面着手优化。

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