戴爾科技智能冷卻方案 打造多元化降碳

　　“拉閘限電”這個(gè)在大眾視野消失多年的詞，這個(gè)夏天又回來了。

　　過去一段時(shí)間，整個(gè)長(zhǎng)江以南地區(qū)都遭遇了前所未有的用電荒，其中以成渝地區(qū)為代表的高溫更勝一籌，甚至連遠(yuǎn)在千里之外、燈火輝煌的上海外灘都受到了影響。

　　針對(duì)大范圍的持續(xù)高溫，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)和世界氣象組織均指出——未來7-22年，全球溫度可能升高1.5攝氏度，高溫?zé)崂擞锌赡苎永m(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。這不能不引起警惕，畢竟保護(hù)地球環(huán)境關(guān)乎每個(gè)人的生活與健康。

　　要避免高溫?zé)崂说葮O端天氣的常態(tài)化，需要人類共同行動(dòng)迅速減少溫室氣體排放，發(fā)展低碳清潔能源、增加碳匯、改變生活方式等等皆是有力措施，這其中的核心就是“碳排放”。

　　數(shù)據(jù)中心降碳

　　勢(shì)在必行

　　從今年開始，“碳排放”這個(gè)詞出現(xiàn)的頻率越來越多，人們也開始從各種渠道了解到“碳排放”的價(jià)值所在。早在2020年9月，中國就明確提出了2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”的目標(biāo)，并陸續(xù)頒布了《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》以及《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》等多份重要文件，作為國家級(jí)戰(zhàn)略規(guī)劃。

　　而在今年大火的“東數(shù)西算”從戰(zhàn)略實(shí)質(zhì)層面強(qiáng)調(diào)了能效的概念，雖然西部地區(qū)擁有強(qiáng)大的能源支撐，但是國家依然將“碳排放”作為衡量數(shù)據(jù)中心價(jià)值的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

　　作為“碳排放”大戶，數(shù)據(jù)中心的耗電量非常驚人。國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，僅在2020年，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心年耗電量為2045億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的2.7%，超過了三峽水電站一年的發(fā)電量。而在數(shù)據(jù)中心，IT和空調(diào)制冷設(shè)備是主要能耗來源，兩者通常占數(shù)據(jù)中心總能耗的85%。

　　換句話說，如果能通過技術(shù)手段改進(jìn)數(shù)據(jù)中心特別是IT設(shè)施和制冷設(shè)備的耗電量、降低整體PUE(電源使用效率，Power Usage Effectiveness)，就可以節(jié)省大量能源，對(duì)社會(huì)的節(jié)能事業(yè)大有裨益。

　　因此各地陸續(xù)出臺(tái)針對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗的要求和管理辦法，比如去年，北京、上海、深圳等一線城市就要求新建數(shù)據(jù)中心能耗值PUE不高于1.3，雖然這個(gè)數(shù)字看起來并不突出，但要知道在IDC三年前發(fā)布的《2019中國企業(yè)綠色計(jì)算與可持續(xù)發(fā)展研究報(bào)告》中，依然有85%的受訪企業(yè)數(shù)據(jù)中心能源使用效率處于1.5-2.0之間——這也意味著數(shù)據(jù)中心降低PUE的道路并不平坦。

　　其中關(guān)鍵在于如何有效降低IT基礎(chǔ)設(shè)施的耗電量，如何提升其利用效率和散熱效果，而這對(duì)于IT基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)商提出了更高要求。對(duì)此，戴爾科技集團(tuán)也給出了自己的答案——包括風(fēng)冷、液冷在內(nèi)的多形態(tài)智能冷卻方案，以及OpenManage Enterprise Power Manager一體化管理平臺(tái)。

　　智能冷卻方案

　　打造多元化降碳

　　如前所述，數(shù)據(jù)中心最大的問題是什么?耗電。為了降低數(shù)據(jù)中心能耗，最大限度地將電力用在計(jì)算上，整個(gè)行業(yè)可謂“操碎了心”，也提供了不同的解決方案。

　　比如戴爾的智能冷卻方案就給了用戶更多的選擇。具體到目前第15代PowerEdge服務(wù)器系列，它通過設(shè)計(jì)優(yōu)化與軟件適配，相比上一代的產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了碳排放的大幅度降低，節(jié)能效果可達(dá)到17%~30%，即在同等能耗的情況下性價(jià)比可以提高14%~35%。

　　這些離不開智能冷卻方案的多元化降碳應(yīng)用，戴爾在智能冷卻技術(shù)方面采用了開放式的策略，從服務(wù)器設(shè)計(jì)到散熱方案都有所革新，并提供多種服務(wù)器散熱解決方案，以滿足不同行業(yè)、不同場(chǎng)景下的客戶應(yīng)用需求。

　　◆風(fēng)冷

　　風(fēng)冷是數(shù)據(jù)中心最常用的散熱方式，如今更多的數(shù)據(jù)中心通過封閉冷通道或熱通道實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)與冷氣利用的最大化，也保障了數(shù)據(jù)中心的散熱效果。不過戴爾并不滿足于此，而在風(fēng)冷散熱方面加入了更多革新手段。

　　●比如PowerEdge服務(wù)器特色的“多矢量冷卻”技術(shù)，由控制算法、熱和功率傳感器、組件映射風(fēng)扇分區(qū)和氣流導(dǎo)流罩組成，可平衡、智能地引導(dǎo)氣流穿過對(duì)稱排列的關(guān)鍵子系統(tǒng);

　　●除了具有成本效益的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)扇外，戴爾還設(shè)計(jì)了多層高性能風(fēng)扇，經(jīng)過優(yōu)化的CPU散熱片不僅提高了散熱能力，還能簡(jiǎn)化機(jī)箱內(nèi)的氣流和空氣溫度分布;

　　●另外，T形系統(tǒng)主板布局和位于機(jī)箱每個(gè)角落的PSU可改善氣流的平衡和系統(tǒng)的冷卻效果，從而提高冷卻效率;

　　●最后，戴爾在機(jī)架的PDU側(cè)規(guī)劃了更好的電纜布線設(shè)計(jì)，電源線可由網(wǎng)格分配加以隔離，從而實(shí)現(xiàn)冗余。

　　得益于這些優(yōu)勢(shì)，戴爾在傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱的基礎(chǔ)上融入了更多智能化的元素，也讓散熱變得更加高效。

　　◆液冷

　　相比風(fēng)冷，液冷是當(dāng)下熱門的散熱方式，戴爾也提供了主流的冷板式和浸沒式兩種液冷解決方案。其中，冷板式液冷經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)在業(yè)內(nèi)獲得廣泛認(rèn)可，并憑借更便捷的部署方式得到不少客戶青睞。

　　測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，戴爾的冷板式液冷散熱效率是空氣效率的5倍，同時(shí)冷板式液冷也沒有傳統(tǒng)風(fēng)冷的軸承壽命等問題，提供了更長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行選擇，也更具前瞻性。

　　另外需要特別提出戴爾特色的泄露感應(yīng)技術(shù)，它解決了長(zhǎng)期困擾用戶的安全問題——如果發(fā)生冷卻劑泄漏，系統(tǒng)的泄漏傳感器將在iDRAC系統(tǒng)中記錄警報(bào)并針對(duì)錯(cuò)誤偵測(cè)結(jié)果設(shè)置對(duì)策，以便有效地采取行動(dòng)，例如發(fā)出警報(bào)或關(guān)閉服務(wù)器電源等。

　　浸沒式液冷作為液冷應(yīng)用的另一種形態(tài)，是一種典型的直接接觸型液冷，它將發(fā)熱的電子元件浸沒在冷媒中，依靠液體流動(dòng)循環(huán)帶走熱量。因其良好的散熱效果和出色的穩(wěn)定性，近些年許多技術(shù)成熟的浸沒式液冷產(chǎn)品也吸引了業(yè)界不少目光。

　　針對(duì)不同場(chǎng)景的需求，戴爾提供了單相浸沒和雙相浸沒兩種散熱方式。單相浸沒是一種利用油性液體的成熟解決方案，將系統(tǒng)放置在一個(gè)充滿液體的容器中，該容器可捕獲100%的系統(tǒng)熱量，所使用的流體與客戶設(shè)施水CDU相連，冷卻閾值限制在400W TDP，具備成本低、部署簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。

　　雙相浸沒與單相浸沒式一樣，也是浸沒到充滿液體的容器中，不同的是這種散熱方式會(huì)發(fā)生氣液兩相轉(zhuǎn)變，從而涉及到液體的蒸發(fā)、冷卻等問題，難點(diǎn)在于要考慮相變帶來的氣壓變化。不過雙相浸沒式的散熱效果較好，可支持高達(dá)650W TDP的冷卻容量，也非常適合在數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模部署。

　　在數(shù)據(jù)中心，對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)碳排放的管理不僅僅存在于散熱層面，也包括供電的精準(zhǔn)化控制等。這就必須要提到戴爾OpenManage Enterprise Power Manager 3.0軟件。

　　OpenManage Enterprise Power Manager 3.0是一款針對(duì)服務(wù)器電源管理的產(chǎn)品，主要工作原理是通過PowerEdge服務(wù)器中內(nèi)置的iDRAC控制器對(duì)服務(wù)器的用電情況進(jìn)行查看、測(cè)量和控制，管理服務(wù)器的功耗，以實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能。

　　測(cè)量數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器、機(jī)架等設(shè)備能耗，通過預(yù)定義的設(shè)置減少非關(guān)鍵設(shè)備能耗、管控和管理包括處理器在內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀況、為單臺(tái)服務(wù)器或集群設(shè)置功率上限……OpenManage Enterprise Power Manager 3.0這些優(yōu)勢(shì)功能的引入都可以幫助數(shù)據(jù)中心運(yùn)維者實(shí)現(xiàn)更好的能耗管理，讓數(shù)據(jù)中心運(yùn)行狀態(tài)變得一目了然。

　　同時(shí)，該軟件還具有根據(jù)各地碳排放因子生成碳排放管理報(bào)告的功能，讓管理員實(shí)時(shí)掌控和匯總數(shù)據(jù)中心碳排放情況，對(duì)于整個(gè)碳排放表現(xiàn)做到心中有數(shù)。

　　如今戴爾智能冷卻方案已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，除了傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱之外，液冷領(lǐng)域也在國內(nèi)外多點(diǎn)開花：

　　曾在TOP500榜單中世界排名第五、位于美國德克薩斯高級(jí)計(jì)算中心TACC部署的液冷集群PUE可以達(dá)到1.03;而在國內(nèi)，戴爾也幫助武漢某高校的超算數(shù)據(jù)中心通過浸沒式液冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了1.049的超低PUE，推動(dòng)中國科研應(yīng)用快速發(fā)展。

　　時(shí)至今日，節(jié)能降碳已成為國家與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求。“碳達(dá)峰”、“碳中和”宏偉目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要全社會(huì)共同努力。戴爾希望借助自身的技術(shù)服務(wù)能力，通過智能冷卻方案的廣泛應(yīng)用，最大程度地幫助行業(yè)優(yōu)化應(yīng)用、提升電力利用率，切實(shí)踐行“在中國，為中國”的理念。

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