從新基建到東數(shù)西算,一大批數(shù)據(jù)中心項目或開工建設或投入運營,全國算力“一張網(wǎng)”加速織就。與此同時,數(shù)據(jù)中心作為承載算力的核心,正在為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展注入新動能。
不過,伴隨著數(shù)據(jù)中心建設的提速,巨大的能耗問題也日益凸顯:
有統(tǒng)計顯示,過去十年間,我國數(shù)據(jù)中心整體用電量以每年超過10%的速度遞增;
截至2020年,數(shù)據(jù)中心約占我國用電量的2.7%,且仍在快速增長;
據(jù)IDC預計,到2024年數(shù)據(jù)中心耗電量將占到全社會耗電量的5%以上。
為推動綠色數(shù)據(jù)中心建設,2021年7月工業(yè)和信息化部印發(fā)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》,提出到2021年底,新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.35以下;到2023年底,新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.3以下,嚴寒和寒冷地區(qū)力爭降低到1.25以下。
自“雙碳”戰(zhàn)略發(fā)布以來,建設綠色數(shù)據(jù)中心、發(fā)展“綠色”算力就成為數(shù)據(jù)中心領域變革的重中之重。在“雙碳”目標指引下,建設中的綠色數(shù)據(jù)中心正積極應用高效節(jié)能技術產(chǎn)品,提高可再生能源消納,加快高效、清潔、低碳和循環(huán)發(fā)展。
那么,綠色低碳將對數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來哪些影響?哪些高效節(jié)能技術能幫助數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)節(jié)能降耗?
從智能冷卻入手
將數(shù)據(jù)中心綠色低碳落到實處
在“雙碳”戰(zhàn)略下,數(shù)據(jù)中心的技術架構將變得更加多樣,規(guī)劃設計也變得更加精細。企業(yè)必須將可持續(xù)發(fā)展理念納入選址過程,優(yōu)化供配電和制冷架構,通過數(shù)字化工具規(guī)劃設計流程,選擇綠色低碳的智能化產(chǎn)品等方式,設計高效的運行系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)中心能耗標準中,「PUE」是關鍵能效考核指標之一。作為數(shù)據(jù)中心總設備能耗和IT設備能耗之間的比率,PUE越接近1,表明數(shù)據(jù)中心的電越多地用于數(shù)據(jù)中心的計算力中。如何才能有效降低數(shù)據(jù)中心的PUE值?
要解答這一問題,還要從數(shù)據(jù)中心的能耗結(jié)構入手。
數(shù)據(jù)中心能源側(cè)的碳排放主要來自IT設備及基礎設施的電力消耗,而在數(shù)據(jù)中心能耗結(jié)構中,主設備耗電占45%~55%,空調(diào)設備占35%~45%,電源及其他設備占10%~15%。由此可見,空調(diào)設備的冷卻系統(tǒng)能耗是數(shù)據(jù)中心能耗的重要組成部分。
現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心廣泛采用風冷,或利用室外機+冰水機的冷卻系統(tǒng)輸出冷氣對機房服務器進行散熱,但傳統(tǒng)的風冷散熱模式不僅散熱效率低,而且會耗費大量能源,無法滿足綠色數(shù)據(jù)中心要求。
此外,風冷技術一直被用于CPU使用功率不超過150W的系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)量暴增,設備的功率、密度和發(fā)熱量都非昔日可比。想要實現(xiàn)提高散熱效率、降低能耗的目標,必須在制冷設備中的導熱介質(zhì)、散熱方案等領域做出徹底革新。
如今,「液體冷卻技術」的崛起,無疑為數(shù)據(jù)中心散熱提供了新的解決思路。
Gartner認為,到2025年,液冷技術的應用將降低數(shù)據(jù)中心20%-40%的運營成本,是更高效的風冷替代方案。有機構預計,到2026年液冷數(shù)據(jù)中心市場的初始估值將從2018年的14.3億美元增至1205億美元,年化復合增長率達30.45%。
目前許多頭部IT企業(yè)都在加強數(shù)據(jù)中心液冷市場的產(chǎn)品開發(fā)力度,順應這一趨勢,由中國信通院云計算與大數(shù)據(jù)研究所具體牽頭制定的5項數(shù)據(jù)中心液冷行業(yè)標準,已經(jīng)于2022年4月1日起正式實施,不僅有效填補了當前國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心液冷行業(yè)標準的空白,也為液冷技術的普及奠定了堅實基礎。
不過,受技術成熟度、應用條件等限制,數(shù)據(jù)中心若想從冷卻系統(tǒng)能耗入手實現(xiàn)綠色低碳,還必須借助風冷、液冷等混合應用的模式。因此,在綠色數(shù)據(jù)中心建設中,必須要根據(jù)地理位置、工作負載等實際情況,科學地規(guī)劃和采用不同的冷卻系統(tǒng),才能更加有效降低PUE值,進而實現(xiàn)節(jié)能降碳的目標。
聚焦綠色低碳
戴爾構建綠色數(shù)據(jù)中心超能力
作為社會經(jīng)濟活動中最重要的參與者,企業(yè)是推動實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的中堅力量。
戴爾科技順應綠色中心的建設和發(fā)展趨勢,持續(xù)進行綠色創(chuàng)新,不僅將綠色供應鏈管理提至戰(zhàn)略高度并將其納入集團發(fā)展規(guī)劃,還積極研發(fā)綠色節(jié)能的創(chuàng)新型技術、產(chǎn)品與解決方案,幫助企業(yè)順利實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型。
?在產(chǎn)品設計上,戴爾一方面通過創(chuàng)新的液冷技術、風道設計、自適應散熱技術等,在保證強大算力的同時,兼顧能效的出色表現(xiàn);另一方面結(jié)合高效數(shù)據(jù)分析、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化技術,提高企業(yè)資源利用率,降低耗能。
?在數(shù)據(jù)中心設計上,戴爾模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案憑借其模塊化架構和標準化組件,切實踐行綠色理念。
與此同時,戴爾新一代PowerEdge服務器在設計之初就考慮到智能冷卻技術,使用最高水平的散熱和機械仿真軟件技術以確保最佳冷卻和持續(xù)的系統(tǒng)性能。
借助「多向量冷卻技術2.0」,戴爾簡化了服務器內(nèi)的氣流路徑,通過專屬的管道型風扇,以及自動調(diào)適冷卻功能,把氣流引導到服務器溫度最高的部位,借此改善能源使用效率。
這里的智能冷卻就是將硬件和軟件集成以解決散熱難題。具體來說,戴爾智能冷卻解決方案主要包含風冷、冷板式液冷及浸沒式液冷,可為客戶的數(shù)據(jù)中心環(huán)境提供適合的高效冷卻選項。
比如,在風冷方面,戴爾結(jié)合最新的空氣輸送解決方案與先進的軟件控制算法,可以有效地冷卻全系列服務器配置,而「冷板式液冷技術」是一種在高密度數(shù)據(jù)中心環(huán)境中冷卻高功率組件的有效方法配置,「浸沒式液冷」則是把服務器放進不會導電的氟化液或礦物油等“液體”里,實現(xiàn)更高的散熱效率。
能耗管理方面,戴爾還推出了統(tǒng)一能耗管理軟件OpenManage Power Center,大大提高客戶對服務器功耗的可見性和控制性。借助該軟件,客戶可針對不同的能耗事件設置自動化策略,實現(xiàn)系統(tǒng)對能耗事件的智能應對。
如今,戴爾智能冷卻解決方案已經(jīng)在眾多數(shù)據(jù)中心落地應用,取得了良好的節(jié)能降碳效果。
國外某超算中心建設Expanse集群時,為滿足成千上萬的面向批處理和科學網(wǎng)關計算用戶的容量和性能需求,實現(xiàn)“無邊界計算”愿景,采用14個機架的直接液體冷卻戴爾PowerEdge C6525服務器,與工廠安裝的被動冷板循環(huán),既保證了性能需求,也降低了能耗。
普渡大學在2020年與戴爾和AMD的合作建立的Bell集群,10個機架的戴爾PowerEdge C6525服務器直接浸沒在冷卻液中,與工廠安裝的被動冷板循環(huán),實現(xiàn)了集群的綠色低碳。
長期以來,戴爾科技致力于為客戶提供端到端數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案,提供創(chuàng)新和低碳的產(chǎn)品服務。在綠色數(shù)據(jù)中心建設中,戴爾科技從數(shù)據(jù)中心全生命周期的角度出發(fā),聚焦規(guī)劃、建設、運營等數(shù)據(jù)中心的各個環(huán)節(jié),可為企業(yè)提供全棧式解決方案。
伴隨著數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,從風冷到液冷,數(shù)據(jù)中心改變的不僅是節(jié)能減排方式,更是整個數(shù)據(jù)中心技術產(chǎn)品形態(tài)、商業(yè)模式乃至生態(tài)的重塑。戴爾科技在“智能冷卻”技術上的探索和創(chuàng)新,也將進一步推動數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗,走向綠色發(fā)展之路。
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