액체 냉각 배전반의 열 설계
인터넷, 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터 서비스의 증가로 인해 데이터센터의 총 에너지 소비량이 증가하고 있으며, 에너지 효율성 또한 점점 더 주목받고 있습니다. 데이터 통계에 따르면 중국 데이터 센터의 평균 전력 사용 효율(PUE) 값은 1.49로, 이는 국가 발전 개혁 위원회가 신규 대규모 데이터 센터에 대해 제안한 요구 사항인 1.25보다 훨씬 높습니다. PUE를 줄이는 것이 시급한데, 네트워크 장비 제조업체는 칩의 고성능을 보장하면서 에너지 소비를 크게 줄일 수 있는 방법은 무엇입니까? 성능과 에너지 소비 모두에 영향을 미치는 핵심 요소인 냉각 시스템은 데이터 센터 개혁의 초점이 되었으며, 액체 냉각 기술은 고유한 장점으로 인해 점차 주류 냉각 솔루션으로 전통적인 공랭식을 대체하고 있습니다.
우리는 데이터센터의 평균 에너지 소비량이 33%에 달해 전체 데이터센터 에너지 소비량의 1/3에 가까운 것으로 나타났다. 이는 데이터 센터에서 사용되는 기존 공랭식 냉각 시스템이 비열 용량이 매우 낮은 공기를 냉각 매체로 사용하기 때문입니다. 이 공기는 장비 내부 팬에 의해 구동되어 CPU 및 기타 열원의 열을 IT에서 떨어진 방열판으로 전달합니다. 장비, 팬 코일 열 교환기 또는 에어컨 냉동을 재사용하여 열 방출 및 냉각을 위해 공기를 순환시키는 것도 공기 냉각의 필수 제한 사항입니다. 따라서 냉각 시스템의 에너지 효율성을 어떻게 해결하는가는 새로운 정책 환경에서 장비 제조업체가 직면한 기술적 반복 과제가 되었습니다.
장치 칩 방열 요구 사항의 관점에서. 스위치 칩의 개발로 고성능 칩 공정(예: 5nm)을 통해 단위 컴퓨팅 전력 소비를 효과적으로 줄일 수 있지만, 스위치 칩의 대역폭이 51.2Tbps로 증가함에 따라 단일 칩의 총 전력 소비는 약 900W. 디바이스 칩의 방열 문제를 어떻게 해결하느냐는 전반적인 하드웨어 설계에 있어서 어려운 문제가 되었습니다. 공냉식 시스템의 냉각 용량이 거의 한계에 도달했습니다. 공냉식 방열판은 현재 스위치의 방열 문제를 해결할 수 있지만, 향후 102.4/204.8Tbps가 주류로 자리 잡고 칩 전력 소비가 증가하면 결국 부적절해질 것입니다. 따라서 차세대 IT 장비에는 보다 효율적인 액체 냉각 기술이 등장했습니다. 향후 5-10년 내에 데이터 센터의 공냉식 냉각이 점진적으로 액체 냉각으로 대체될 것이라는 것이 업계의 합의가 되었습니다.
현재 액체 냉각 기술은 주로 단상 액체 냉각과 2단계 액체 냉각으로 구분됩니다. 단상 액체 냉각은 순환하는 방열 과정에서 액체 상태를 유지하고 높은 비열 용량을 통해 쉽게 열을 제거하는 냉각 액체를 말합니다. 2상 액체 냉각은 순환 방열 과정에서 냉각수의 상 변화를 말하며, 냉각수는 매우 높은 가스화 잠열을 통해 장비의 열을 빼앗아갑니다. 다른 방법에 비해 단상 액체 냉각은 복잡성이 낮고 달성하기 쉬우며 열 방출 용량이 데이터 센터의 IT 장비를 지원하기에 충분하므로 현재 균형 잡힌 선택입니다.
단상 액체 냉각은 냉각판 액체 냉각과 침지 액체 냉각으로 구분됩니다. 냉각판 액체 냉각은 냉각판을 통해 흐르는 액체에 의존하여 장비의 주 가열 장치에 액체 냉각판을 고정하여 열을 제거하고 열 분산의 목적을 달성합니다. 침지액체냉각은 기계 전체를 냉각수에 직접 담그는 방식으로, 서버 등 장비의 작동으로 발생하는 열을 액체의 자연 순환이나 강제 순환을 통해 빼내는 방식이다.
냉각판 액체 냉각의 장점은 전체 컴퓨터실에 대한 수정을 최소화하고 랙, CDU(냉각 분배 장치) 및 물 공급 시스템만 수정하면 된다는 점입니다. 또한 냉각판 액체 냉각은 다양한 유형의 냉각수를 사용할 수 있고 침지 냉각보다 훨씬 적은 비용으로 초기 투자 비용이 절감됩니다. 또한 냉각판 액체 냉각 산업 체인은 시장에서 더욱 성숙해지고 수용 가능해졌습니다.
침지 액체 냉각의 장점은 다음과 같습니다. (1) 냉각수가 장비와 직접 접촉하기 때문에 열 방출 능력이 더 강하고 장치 과열 위험이 더 낮습니다. (2) 몰입형 액체 냉각 장비에는 팬이 필요하지 않으므로 진동이 적고 하드웨어 장비의 수명이 길어집니다. (3) 침지된 액체 냉각 기계실 측의 냉수 공급 온도가 더 높고 실외 측이 열을 방출하기 더 쉽습니다. 따라서 기계실의 장소 선택은 더 이상 공냉식 시대처럼 지역과 온도에 의해 제한되지 않습니다.
데이터 센터 스위치에 액체 냉각 기술을 적용하면 자체 열 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 액체 냉각 서버와의 통합 배포가 가능해 데이터 센터 인프라의 통합 구축 및 운영이 용이해집니다. 액체 냉각은 성능을 극대화하고 더 우수한 데이터 센터 제품을 개발하며 녹색 디지털 경제를 공동으로 구축하기 위한 신기술 교환을 지원합니다.
