数据中心冷却技术将何去何从？

数据中心是数字经济的关键，但也是能源的主要消耗者。据估计，全球数据中心消耗的电能占全球能源消耗量的2%，其每平方米消耗的电能是普通办公室的10倍，而这一能源过度消耗的主要原因是部署了冷却系统。
　　
以数据和信息通信技术闻名的专业厂商AURECON公司总裁彼得•格里夫斯表示，“更令人关注的事实是，目前的预测表明，全球信息通信技术的要求仍然需要冷却技术，随着使用智能手机的人越来越多，以及高速网络的增长，这种扩张远远超过了能源效率的提高。”他撰写的“冷却ICT关键环境将何去何从？”论文在澳大利亚墨尔本召开的“2015HVAC的未来会议”上发布。AURECON公司高级机械工程师罗斯•麦卡锡则回顾了传统和最佳实践的冷却技术。他强调，虽然其中一些范例有潜在的边际改善，但减少冷却相关的能源消耗是必需的。
　　
在这次圆桌会议上，罗斯和彼得讨论冷却技术的最新发展趋势。是什么让机房冷却的需求不断升级？其根本原因是什么？彼得认为数据中心需要过程冷却系统，以去除机房设备的多余热量，例如中央处理单元。这通过是使用机械空冷技术来实现的。因此冷却技术是非常关键的，无效的气流或高温会导致过热和昂贵的失败。
　　
十年前，数据中心的平均电力负荷设计为每平方米500瓦。随着技术的进步，以及信息技术的需求和智能手机的增加，这一负荷不断升级，如今数据中心的平均电力负荷为每平方米1200瓦。
　　
人们面临具有较高的污染和碳负荷的行业困境，当整体有真正的可持续发展的承诺时，这意味着冷却效率是一个严重的问题。
　　
那么行业内能源利用的现状如何？彼得表示，常见能源利用的度量用于评估数据中心的能量效率，也就是能源使用效率（PUE），这是IT设备的效率有关，而数据中心具有较高的PUE值时，表明其效率较低。
　　
罗斯表示，现在数据中心有了相当大的变化，其效率取决于所采用的技术。传统的数据中心可以使用1kW冷却能力冷却每1千瓦负荷的设备，导致其PUE值为1.8~~2。而采用自然空气冷却技术，如间接蒸发冷却技术，可以实现其PUE值达到1.15~1.28。目前良好的做法是在温带气候条件下采用自然空气冷却技术，使数据中心的PUE值达到1.2。
　　
冷却技术是不涉及控制温度的过程：在湿度高的情况下，控制湿度对防止冷凝，而在湿度低的情况下，防止产生静电的问题也很重要。
　　
一个非常重要的发展，却没有被很多ICT从业人员充分认识，这是由美国采暖，制冷与空调工程师学会（ASHRE）广泛研究的结果，该工作定义了四个类别的数据中心设备，并启用了更宽的允许范围内的温度和湿度。这开辟了自然冷却技术的更大潜力。
　　
“自然冷却”的潜力是什么？
　　
彼得认为，采用自然冷却的机会在许多地点是可能的，尤其是那些所提供的空气温度达到ASHRE准则（18°C~27°C）。当供应空气温度为27°C时，需要在25°C或以下的空气温度，以获得自然冷却显著的好处。数据中心管理者需要决定是否要使用直接或间接的自由冷却技术。彼得倾向于采用间接通过热轮或热交换器技术，这样，外界空气污染物或湿度水平不会限制使用自然冷却。这种类型的间接自由冷却技术特别适用于南非地区，该地区的温度低于19°C和相对湿度为60％的时间，每年都会超过2500小时。
　　
罗斯认为，浸泡冷却是数据中心冷却技术的重要的一部分。他简要概述一下浸泡冷却技术的背景和潜力。他指出，采用浸泡冷却技术不是一个新的概念：从20世纪70年代开始，军用高密度的计算机应用已经证明，在提供高品位的废热的同时，液冷技术可以提高数据中心的能源效率。IT设备中，比如CPU，显卡，内存等都完全沉浸在非导电介质的液体中，进行直接冷却。
　　
这种技术可以高热量、高密度IT设备的能源效率，类似于水冷却系统。浸泡冷却在超算中心得到普及应用，其部分原因是由于采用这种类型冷却技术的高密度计算的成本更低。
　　
如果浸没式冷却系统变得更为接受，那么数据中心就可以显著地降低制冷能耗。事实上，数据中心得到1.05的超低PUE值可能是结合独特的气候才实现的。
　　
如何才能找出冷却技术的前进方向？罗斯表示，他相信采用令人兴奋的浸没式冷却技术这一解决方案可以实现。之所以这样说，是因为在全球范围内，在显著降低能源消耗和碳排放方面，目前还没有更好的实践和新兴技术。如今，人们转而采用更高密度的，效率更高的浸没冷却技术。在通常情况下，这会让业界人士越来越多地使用液体冷却技术。目前，人们在使用各种不同的冷却系统，但直接接触的冷却是最有效的。
　　
罗斯表示，关注冷却技术人们将会发现，采用高密度服务器浸没式冷却系统成为一个未来数据中心发展技术趋势。