Suyuqlik bilan sovutish ma'lumotlar markazi muhandislik texnologiyasini ishlab chiqish va muhokama qilish

 

Birlik hajmdagi suyuqlikning solishtirma issiqlik sig'imi havonikidan taxminan 1000 barobar ko'p bo'lganligi sababli, suyuqlikni sovutish (issiqlik tarqalishi) an'anaviy havo sovutishga qaraganda ancha katta sovutish qobiliyatiga ega. Bu juda yuqori issiqlik oqimi zichligi tufayli hosil bo'lgan issiqlikni tarqatish uchun samarali echimdir. 1964 yilda yirik meynfreymlarning haddan tashqari qizib ketishi va ishlamay qolishi bilan bog'liq muammolarni bartaraf etish uchun IBM dunyodagi birinchi sovutgichli suv bilan sovutilgan kompyuterni - System360 ni ishlab chiqdi, bu esa suyuqlik bilan sovutilgan kompyuterlarning kashshofidir. So'nggi paytlarda energiya samaradorligini boshqarish bo'yicha milliy va mahalliy siyosatlardan kelib chiqqan holda, suyuq sovutish texnologiyasi yana bir bor ma'lumotlar markazi sanoatida keng e'tiborga ega bo'lib, suyuq sovutilgan ma'lumotlar markazi muhandislik texnologiyalari seriyasining rivojlanishiga olib keldi.

 

 

I Suyuqlik bilan sovutishni amalga oshirish usullari

 

Keng ma'noda, suyuq sovutish suyuqlik sovutish bilan bog'liq barcha texnologiyalarni nazarda tutadi. Sanoat suyuq sovutishning keng kontseptsiyasiga tushib qolgan, suyuq sovutish deb hisoblangan raflarning orqa panellariga sovuq suvli batareyalarni o'rnatish kabi usullar bilan tanish. Xitoy Elektronika Instituti (CIE) suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazini loyihalash standartlari seriyasini ishlab chiqish jarayonida sanoat muhokamalari orqali suyuqlikni sovutish kontseptsiyasini aniqladi. Ularning ta'rifiga ko'ra, suyuq sovutish, xususan, suyuqliklar yordamida elektron chiplar tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlikni to'g'ridan-to'g'ri olib tashlashni nazarda tutadi, shuning uchun suyuq sovutishning tor ta'rifi faqat server ichidagi sovutish jarayoniga tegishli.

 

Suyuq sovutishning tor ta'rifi nuqtai nazaridan, uni ikkita asosiy toifaga bo'lish mumkin: sovutish suyuqligining elektron chip bilan bevosita aloqasi yoki yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi qattiq material orqali bilvosita aloqa. Keyinchalik ular kontakt shakliga, sovutish suyuqligining turiga va sovutish suyuqligining faza o'zgarishiga qarab bo'linishi mumkin. Suyuq sovutish usullari odatda sakkiz toifaga bo'linadi (1-jadvalga qarang).

 

▲ 1-jadval: Suyuqlikni sovutishni joriy qilish tasnifi

 

 

II Ma'lumotlar markazi stsenariylarida suyuqlikni sovutishga bo'lgan talab

 

Ma'lumotlar markazlarida keng qo'llaniladigan an'anaviy havo sovutgichli tizimlar singari, suyuq sovutishning roli mos harorat va namlik bilan nisbatan barqaror muhitni saqlash uchun serverlar va boshqa jihozlar (masalan, UPS batareyalari) kabi AT uskunalari tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlikni olib tashlashdir. ma'lumotlar markazida.

 

Birinchidan, issiqlik tarqalishiga bo'lgan ehtiyoj suyuqlik sovutish texnologiyasini ishlab chiqishning asosiy harakatlantiruvchi kuchi hisoblanadi. Ma'lumotlarni qayta ishlash imkoniyatlariga bo'lgan talab tez sur'atlar bilan o'sib borayotganligi sababli, kelajakda elektron chiplarning integratsiyasi jadal sur'atlar bilan o'sishda davom etishi mumkin. Bu quvvat zichligi va issiqlik oqimi zichligi oshishiga olib keladi. Tezroq ma'lumotlarni uzatish tezligi va foydalanuvchilarga yaxshilangan qulayliklarga bo'lgan ehtiyoj uskunalarning yuqori integratsiyalashuviga olib keladi, bu esa o'z navbatida serverlar kabi AT uskunalari uchun issiqlik tarqalishining ko'proq talablarini keltirib chiqaradi. Bu ish uchun ekologik talablarni ham oshiradi. Natijada, havoni sovutish uchun yuqori tezlikli, katta diametrli fanatlar va kattaroq issiqlik tarqalish kanallari talab qilinadi, natijada sezilarli shovqin, atrof-muhitga issiqlik ta'siri va qurilish va foydalanish xarajatlari oshadi. Suyuq sovutish yaxshi xarajat va samaradorlikni ta'minlaydi.

 

Ikkinchidan, energiya samaradorligini boshqarish siyosati suyuq sovutish texnologiyasini qabul qilishga yordam beradi. Ma'lumotlar markazi sanoati suyuq sovutishga e'tibor qaratayotganining yana bir muhim sababi energiya samaradorligini boshqarish milliy va mahalliy siyosati bilan bog'liq. Ma'lumotlar markazining quvvatdan foydalanish samaradorligi (PUE) uchun milliy va mahalliy talablar tobora qattiqlashib bormoqda, bu esa suyuq sovutishni ma'lumotlar markazi sanoatining diqqat markaziga olib keladi. Eng soʻnggi milliy standart, Maʼlumotlar markazining energiya samaradorligi chegaraviy qiymatlari va energiya tejamkorligi darajasi (GB 40879-2021) energiya sarfini 1,3 dan past boʻlishini talab qiladi, bu esa mamlakatning aksariyat hududlarida faqat havoni sovutish yordamida erishish qiyin, bu esa suyuq sovutish texnologiyasidan foydalanish.

 

Uchinchidan, chiqindi issiqlikni qayta tiklash qulayligi ma'lumotlar markazlarida suyuq sovutishni qabul qilishga olib kelishi mumkin. Suyuq sovutish yechimlari yordamida qurilgan ma'lumotlar markazlari nisbatan yuqori sifatli chiqindi issiqlikka ega va ularni qayta tiklash osonroq. Suyuq sovutgichli ma'lumotlar markazlarida chiqindi issiqlikni qayta tiklash loyihalari energiyadan to'liq foydalanish va energiya samaradorligini oshirishning samarali usuli hisoblanadi. Ba'zi olimlar allaqachon shaharlar yoki sanoat parklari uchun issiqlik manbalari sifatida yirik ma'lumotlar markazlarini qurish g'oyasini ilgari surgan.

 

 

III Suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazi muhandislik texnologiyasini ishlab chiqish

 

Suyuq sovutish orqali elektron chiplar tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlikni olib tashlash jarayoni ma'lumotlar markazidagi sovutish jarayonining boshlanishidir. Elektron chiplardan uzluksiz issiqlik ishlab chiqarish chipni sovutishni ta'minlash uchun suyuq sovutish ma'lumotlar markazi muhandislik texnologiyasining barqaror, barqaror va ishonchli ishlashini talab qiladi.

 

Suyuq sovutish tamoyillari va amaliyoti havoni sovutishdan farq qiladi. Xususan, issiqlik tarqalishi va sovutish tushunchalari nozik farqlarni ko'rsatadi: xona haroratidan yuqori yoki xona haroratidan pastroq. Suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazi muhandislik texnologiyalari tizimini yaxshiroq tashkil qilish uchun elektron chiplar manba sifatida ko'rib chiqiladi, bu mikrosxemalar tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlikni ma'lumotlar markazidan tashqariga o'tkazish, IT uskunalarining barqaror ishlashini ta'minlash. Shunday qilib, suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazi muhandislik texnologiyasi asosiy va ikkilamchi sovutish jarayonlariga bo'linadi. Ushbu kontseptsiya an'anaviy ma'lumotlar markazi havo sovutishining asosiy va ikkilamchi tomonlaridan farq qiladi.

 

Suyuq sovutgichli ma'lumotlar markazi muhandislik texnologiyasining birlamchi sovutish jarayoni elektron IT uskunalarining yuqori issiqlik oqimi zichligi komponentlarini sovutadi va hosil bo'lgan issiqlikni rafdan tashqariga o'tkazadi. Bundan tashqari, birlamchi sovutish (issiqlik tarqalishi), dastlabki sovutish, ichki sovutish yoki ichki aylanish sovutish deb ataladi. Birlamchi sovutish jarayoni qat'iy suyuqlik sovutish jarayoni bo'lib, odatda chip uchidagi suyuq sovutish uskunasi yoki komponentlarining yopiq pastadirini, sovutish tarqatish moslamasini (CDU), sovutish suvi dispenserlarini va quvurlarni o'z ichiga oladi. Sovutish tarqatish moslamasi (CDU) sovutish suyuqligining aylanish kuchini ta'minlaydigan nasoslar va issiqlik almashtirgichlarni o'z ichiga oladi. Oddiy birlamchi sovutish jarayoni ma'lum bir harorat va sovutish suvi oqimini CDU dan suyuqlik sovutish uskunasiga yoki chip uchidagi komponentlarga aylantirishni o'z ichiga oladi. Sovutish suvi issiqlikni to'g'ridan-to'g'ri aloqa yoki bilvosita aloqa orqali chiplar bilan almashtiradi, masalan, metall kabi yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Keyin isitiladigan yuqori haroratli sovutish suvi yoki sovutish suvi bug'i quvurlar orqali CDUga qaytib keladi va u erda ikkinchi darajali sovutish suvi bilan issiqlik almashadi. Sovutgandan so'ng, past haroratli sovutish suyuqligi CDU tomonidan chip uchidagi suyuq sovutish uskunasiga yoki komponentlariga qaytariladi va to'liq tsiklni yakunlaydi. Birlamchi sovutish jarayonida ishlatiladigan umumiy sovutgichlar orasida etilen glikol eritmalari, propilen glikol eritmalari, deionlangan suv va boshqalar kiradi va ba'zi eritmalar ftorli suyuqliklardan foydalanadi, ammo sovutish suvi uchun jismoniy talablar turli xil suyuqlik sovutish eritmalarida sezilarli darajada farq qiladi.

 

Sovutish tarqatish moslamasi (CDU) tez-tez ishlatiladigan uskunadir. Oddiy CDU arxitekturasi 1-rasmda ko'rsatilgan. Birlamchi sovutish jarayonida sovutish suvi uchun aylanish kuchini va issiqlik almashinuvini ta'minlashdan tashqari, bu uskuna sovutish quvvatini taqsimlash rolini ham bajaradi (nafaqat sovutish suvi oqimi). Shuning uchun u odatda quyidagi funktsiyalarga ega:

 

1) Harorat va oqimni boshqarish: Harorat va oqim sensorlari orqali birlamchi sovutish jarayonida sovutish suvi harorati va oqimining dinamik monitoringi. O'rnatilgan modellarga asoslanib, CDU birlamchi sovutish konturida kondensatsiyani oldini olish uchun etarli sovutish quvvatini ta'minlash uchun sovutish suvi harorati, oqimi yoki ta'minot bosimini dinamik ravishda sozlaydi.

2) Birlamchi sovutish suvi va ikkilamchi sovutish suvi o'rtasida jismoniy ajratishni ta'minlash.

3) Sovutish moslamasini onlayn yoki bypass filtrlash.

4) Tarmoq boshqaruvini qo'llab-quvvatlash.

 

▲ 1-rasm: Oddiy sovutish taqsimlash birligi (CDU) arxitekturasi

 

Suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazi muhandislik texnologiyasining ikkilamchi sovutish jarayoni ma'lumotlar markazidan tashqarida birlamchi sovutish jarayoni tomonidan chiqarilgan issiqlikni uzatadi, shuningdek, ikkilamchi sovutish, tashqi sovutish, tashqi aylanma sovutish yoki issiqlik tarqalishi sifatida ham tanilgan. Ushbu jarayonda ikkilamchi sovutish suvi havo, sovutish suvi, suvga asoslangan eritmalar (masalan, etilen glikol eritmalari, glitserin eritmalari) yoki sovutgichlar bo'lishi mumkin, ular birgalikda ikkilamchi sovutish suvi deb ataladi. Agar havo ikkilamchi sovutish suvi sifatida ishlatilsa, ikkilamchi sovutish jarayoni ma'lumotlar markazidagi an'anaviy sovutish jarayoniga o'xshaydi. Agar suvga asoslangan eritma ishlatilsa, ikkilamchi sovutish suvi ikkilamchi sovutish aylanishi deb ataladigan narsada aylanadi.

 

Birlamchi va ikkilamchi sovutish pastadirlari orasidagi issiqlik almashinuvi CDUda sodir bo'ladi. CDUda issiqlik almashinuvidan so'ng, yuqori haroratli ikkilamchi sovutish suvi sovutish manbasiga yoki chiqindi issiqlikni qayta tiklash uskunasiga kiradi, issiqlikni atrof-muhitga o'tkazadi yoki uni qayta ishlatishga imkon beradi. Keyin ikkilamchi sovutish suvi sovutgandan so'ng issiqlik almashtirgichga qaytib, to'liq tsiklni tugatadi. Sovutish manbai sovutish minorasi, quruq sovutgich, chiller va boshqalar bo'lishi mumkin. Birlamchi sovutish jarayoni ikkilamchi sovutish suvi kirish harorati 30 daraja yoki undan yuqori darajaga yetishiga imkon berganligi sababli, sovutish manbai faqat tabiiy sovutish bilan ishlashi mumkin, bu suyuqlik sovutish nima uchun ekanligini tushuntiradi. texnologiya nisbatan ideal quvvatdan foydalanish samaradorligiga (PUE) erishishi mumkin. Suyuq sovutish muhandislik texnologiyasining odatiy diagrammasi 2-rasmda ko'rsatilgan.

 

▲ 2-rasm: Suyuq sovutish muhandislik texnologiyasi diagrammasi

 

Ba'zi suyuq sovutish texnologiyalari faqat asosiy sovutish jarayoniga asoslangan dizayndan foydalanadi, bu erda sovutish suvi issiqlikni atrof-muhitga to'g'ridan-to'g'ri uzatadi. Biroq, aksariyat hollarda, bu sovutish suvi uchun yuqori jismoniy tozalik standartlarini talab qiladi, bu esa xarajatlarni oshiradi. Agar quvurlar juda uzun bo'lsa, tizimning umumiy iqtisodiga ta'sir qiladi. Shuning uchun, birlamchi sovutish dizaynlari ixcham konfiguratsiyalar uchun eng mos keladi.

 

 

IV Suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazlarining kelajakdagi rivojlanish tendentsiyalari haqida munozara

 

Umuman olganda, suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazlarining kelajakdagi rivojlanishi hali ham noaniqliklarga ega.

 

Birinchidan, suyuq sovutish texnologiyasini ilgari surishning harakatlantiruvchi kuchi hali ham birinchi navbatda IT uskunalarini sovutish (issiqlik tarqalishi) talablariga asoslanadi. Biroq, bu elektron chiplarni ishlab chiqishdagi kelajakdagi tendentsiyalarni bashorat qilish, shuningdek, suyuqlik sovutish texnologiyasining iqtisodiy samaradorligi asta-sekin havo sovutish texnologiyasidan ustunlikni o'rnatishi haqidagi taxminlarga asoslanadi. Shunga qaramay, suyuq sovutishning yuqori xarajatlari sovutish va issiqlik tarqalishi talablarini kamaytiradigan muqobil chip konstruktsiyalariga olib kelishi mumkin.

 

Ikkinchidan, suyuq sovutilgan ma'lumotlar markazlarining qurilishi va foydalanish modeli an'anaviy havo bilan sovutilgan ma'lumotlar markazlaridan sezilarli darajada farq qiladi. Suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazlarining o'ziga xos xususiyati IT uskunalari va infratuzilma o'rtasidagi bog'lanishning yuqori darajasidir. Texnik printsiplar va ishonchlilik kafolati nuqtai nazaridan ular an'anaviy havo sovutgichli ma'lumotlar markazlari kabi ajratish darajasiga erisha olmaydi. Natijada, turli xil texnik echimlar va uskunalar sotuvchilari asosan bir-biridan mustaqil ravishda ishlaydi. Ma'lumotlar markazi egalari ma'lum bir texnologiya yechimi provayderiga chuqur bog'lanib qolishlari mumkin. Ma'lumotlar markazlarida suyuq sovutish texnologiyasini qo'llash odatiy havo sovutgichli ma'lumotlar markazlarining asl tijorat modeli, qurilish modeli va sanoat modelining buzilishi asosida rivojlanayotgan deb qaralishi mumkin. An'anaviy kabinet lizing xizmatlari asosan suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazlarida qo'llanilmaydi. Bu suyuq sovutish texnologiyasini yanada targ'ib qilish uchun jiddiy to'siq bo'ladi.

 

Uchinchidan, suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazlarining ishonchliligi hali ham tekshirishni talab qiladi. Mavjud suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazi yechimlari provayderlari ishonchliligini oshirish sinovlari va sovutish suvi uchun qochqinlarni aniqlash va signalizatsiya qurilmalarini qo'shish kabi echimlarni taklif qilgan bo'lsa-da, kabinet ichidagi suyuqlik sovutish pastadiridagi potentsial qochqinlar, IT jihozlarining shikastlanishiga olib keladigan xavotirlar, sanoatda keng tarqalgan tashvish mavzusi bo'lib qolmoqda.

 

Ushbu noaniqliklarni hal qilish chuqur qo'llash ko'lamiga bog'liq. Ko‘rinishidan hal qilib bo‘lmaydigan bu muammoni hal qilish uchun bozorni monopollashtirish, yuqori va quyi oqim tarmoqlarini nazorat qilish, iqtisodiy taraqqiyot qonunlarini buzishi son-sanoqsiz isbotlangan. Mehnat taqsimoti va kooperatsiyaga asoslangan sanoat zanjiri va ekotizimini birinchi bo‘lib barpo eta oladiganlar raqobatda muvaffaqiyat qozonish ehtimoli ko‘proq ekanligini tarix qayta-qayta tasdiqlagan. AT uskunalarini infratuzilmadan ajratadigan texnik yo'lni topishdan oldin, standartlashtirish ajratish muammosining sehrli yechimi bo'lmaydi va raqobatchilarni cheklash yoki ularga hujum qilishning samarali vositasi bo'lmaydi. Biroq, standartlashtirishdan farqlarni saqlab qolish, tajriba almashish va ishlab chiqarish va xizmat ko'rsatish jarayonlarini ixtisoslashtirish va takomillashtirishga erishish uchun ajratishni rag'batlantirish, umumiy asosni topish asosida ajratishni barqaror rivojlantirish vositasi sifatida foydalanish umumiy dastur xarajatlarini kamaytirishga yordam beradi. Ilovani sinovdan o'tkazish orqali doimiy takomillashtirish suyuqlik sovutish ko'lamini kengaytiradigan, suyuq sovutish texnologiyasini ishlab chiqish uchun zarur bo'lgan yo'l bo'lishi mumkin bo'lgan ijobiy teskari aloqa halqasining shakllanishiga olib kelishi mumkin.

 

 

V Xulosa

 

Server muvofiqligi, sovutish suvi turi va suyuq sovutishning ish harorati kabi omillarga qarab, suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazlari uchun muhandislik texnologiyalari mos ravishda farqlanadi. Hozirgi vaqtda har bir texnik yo'nalish bo'yicha muhandislik texnologiyalari hali ishlab chiqish va yakunlash bosqichida va sanoat tomonidan tan olingan mukammal texnik yo'nalish hali mavjud emas. Har bir texnik marshrutning maxsus qo'llaniladigan kichik sohalari bo'yicha ham konsensus mavjud emas. Yakuniy ishonchni izlash suyuqlik bilan sovutilgan ma'lumotlar markazi muhandislik texnologiyasining iqtisodiy, ishonchliligi va barqarorligi, shuningdek, doimiy amaliy qo'llash orqali optimal echimlarni topish kabi omillarga bog'liq bo'ladi.