科技正能量 · 2022年09月13日 · 北京市

绿色数据中心的“减碳”革命

达尔文在《进化论》中提到的:“自然选择是进化的动力。而技术进化的自然选择,显然是整个数字经济“大势”下,千行百业的数字化转型。

而所有行业数字化转型,所带来的应用创新都源自数据中心。

正是有了数据中心提供的算力支撑,高性能计算的应用,让我们不仅能准确地预测恶劣的天气还可以仰望星空;制造业横排的机械手臂替代了人力;医疗大数据让部分癌症的治愈成为可能;外卖、打车也改变了我们日常的生活节奏……

当然数字化的代价也是沉重的,我国数据中心年用电量已占到全社会用电的2%,这个比重仍然在不断增大,一场绿色数据中心的“降碳”革命势在必行。

算力设备走向绿色化发展

《“十四五”数字经济发展规划》当中明确提出,到2025年,数字经济核心产业增加值要占GDP比重达到10%。同时,IDC也预测,2022-2024年,企业数字转型投资的年复合年增长率为16.5%,到2024年底,将占所有ICT投资的55%。

这意味着,作为数字经济“底座”的数据中心将会获得持续的增长机会。

数据中心的建设和发展本身,也意味着巨大的能耗挑战。国家政策强制要求降低新建数据中心PUE值。2021年7月,工信部印发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》中,明确提出新建大型及以上数据中心PUE要降低到1.3以下。

实际上,政策的指引是非常有必要的,因为中国大部分的数据中心还处于传统数据中心的阶段,存在建设慢,能耗高,运维难,可靠性低等问题,需要有明确的要求,促使它们迈向绿色新型数据中心的未来。

绿色数据中心,是在土地,电力,资金,环境和算力能力等多种资源要素约束下,最大化的利用各项资源,平衡技术和各项指标的最优解,因此也需要多种技术与方案的协同。

比如:数据中心的选址,如我国西部地区常年低温,有充足的风资源,空气质量又好,为采用直通风自然冷却提供了基础;再有数据中心设计的冷却技术,一般有风冷技术,作为数据中心最常用的节能方式,近年来又崛起了效率更高的液冷技术,比风冷技术更具有优势;还有供电系统的绿色化,比如绿电的采用以及UPS系统和电力调度的智能化等等。

当然最核心还是要从算力设备上下功夫,作为数据中心算力的最基础单元,服务器的绿色化趋势首当其冲。

全面的智能冷却技术,应对客户多样化的降碳挑战

一句俗话叫:机会总是留给最有准备的人。数据中心的绿色降碳会涉及到算力设备、建设方法和整体解决方案等多项技术,没有多年的投入和沉淀,绝没有机会成为绿色数据中心的领导者。

冷却技术也是一个很综合的工作,它需要多种技术的协同与融合。作为绿色数据中心的主要设备提供商和服务提供商,戴尔的智能冷却技术矩阵,已包括风冷、冷板式液冷及浸没式液冷,可为客户的数据中心环境提供适合的高效冷却选项。

首先,风冷技术是数据中心最常用的节能方式,也是久经全球数据中心验证的性价比最高的制冷方式。但随着数据中心机房密度提高,单机柜功率密度不断攀升,数据中心的整体运营效率需要提升,PUE需要进一步降低,就需要对原冷却方式进行优化,或更换制冷方式。

戴尔科技发明了多失量冷却技术,它由控制算法、热和功率传感器、组件映射风扇分区和气流导流罩组成,可平衡和智能地引导气流穿过对称排列的关键子系统。除此之外,戴尔科技还设计了多层高性能风扇,以提高系统的冷却能力。并且,优化的戴尔CPU散热片不仅提高了CPU的散热能力,还能简化机箱内的气流和空气温度分布。

与此同时,戴尔科技也首次为客户提供可以监控和控制服务器能耗的Power Manager软件,方便客户可以监控服务器集群的能耗情况,并具备根据各地碳排放因子的数据,汇总服务器的碳排放情况报告,使得客户对于算力的碳排放有据可查。通过 OpenManage Enterprise Power Manager,戴尔科技提供了对 PowerEdge 服务器电源管理进行管理的能力。Power Manager 可让客户查看、测量和控制服务器功耗,并提高基础架构的性能。PowerManager作为 OpenManage Enterprise 的扩展,此扩展是 OpenManage Enterprise软件产品组合的重要组成部分,提供无缝集成。

其次,冷板式液冷(DLC)技术是当前业内应用较为广泛的一种液冷方式——冷板被直接连接到处理器上,然后通过冷却剂捕获系统中的热量并将热量带到位于机架或运行中的热交换器上,热量可通过温水回路从数据中心移除,从而减少部署昂贵的冷却器系统。

戴尔服务器第15代PowerEdge服务器,提供了直接液冷选项,以闭环水流取代典型的金属散热器,处理器内部被改造成了冷板式液冷,通过使用室温水冷却CPU,消除对冷冻水的依赖。

第三,浸没式液冷作为最为高效的冷却选项,这种冷却方式将服务器完全浸没在液体中,无需风扇或气流来冷却,经常用于无法部署空调或只有少量空调的环境中。浸没式液冷也分为单相浸没式和双相沉浸式两种。

戴尔服务器第15代PowerEdge服务器,有几款产品都得到了单相和双相两种浸没式液冷技术方案的验证,为用户增加了选择的空间,已实现更高效的降碳节能。

戴尔科技已经为全球众多的客户部署了液冷服务器,帮助客户实现PUE的降低和优化。比如在美国为TACC 德克萨斯高级计算中心部署的冷板液冷数据中心中,PUE可以达到1.03。再比如在某985高校的超算数据中心,戴尔部署的浸没液冷服务器集群,数据中心PUE可以达到1.049。作为国内高校第一个浸没式液冷集群,也成为了行业标杆。

事实上,从智能冷却技术上,戴尔也是采用了开放式的策略,以液冷为例,戴尔会同时支持各种液冷技术,在标准服务器、冷板式服务器和浸没式服务器方面都是齐头并进,以满足不同行业和不同需求的客户。

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