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(shè)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(shè)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(shè)，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(shè)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(lǐng)域變革的重中之重。在“雙碳”目標指引下，建設(shè)中的綠色數(shù)據(jù)中心正積極應用高效節(jié)能技術(shù)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(shù)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(shù)架構(gòu)將變得更加多樣，規(guī)劃設(shè)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(gòu)，通過數(shù)字化工具規(guī)劃設(shè)計流程，選擇綠色低碳的智能化產(chǎn)品等方式，設(shè)計高效的運行系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)中心能耗標準中，「PUE」是關(guān)鍵能效考核指標之一。作為數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗和IT設(shè)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(gòu)入手。
數(shù)據(jù)中心能源側(cè)的碳排放主要來自IT設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施的電力消耗，而在數(shù)據(jù)中心能耗結(jié)構(gòu)中，主設(shè)備耗電占45%～55%，空調(diào)設(shè)備占35%～45%，電源及其他設(shè)備占10%～15%。由此可見，空調(diào)設(shè)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(shù)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(shè)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(shè)備中的導熱介質(zhì)、散熱方案等領(lǐng)域做出徹底革新。
如今，「液體冷卻技術(shù)」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(shù)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(gòu)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(shù)的普及奠定了堅實基礎(chǔ)。
不過，受技術(shù)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(shè)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(gòu)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(shè)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(shù)、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(shè)計上，戴爾一方面通過創(chuàng)新的液冷技術(shù)、風道設(shè)計、自適應散熱技術(shù)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(shù)，提高企業(yè)資源利用率，降低耗能。
?在數(shù)據(jù)中心設(shè)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(gòu)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(shè)計之初就考慮到智能冷卻技術(shù)，使用最高水平的散熱和機械仿真軟件技術(shù)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(shù)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(shù)」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(shè)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(shè)Expanse集群時，為滿足成千上萬的面向批處理和科學網(wǎng)關(guān)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(shè)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(shè)、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(shù)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(shù)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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