深セン Cadro 油圧機器有限公司
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● よくある質問
最新のデジタル インフラストラクチャのバックボーンであるデータ センターは、サーバーやコンピューティング機器が高電力密度で動作するため、かなりの熱を発生します。効率的な冷却は、パフォーマンスを維持し、ハードウェア障害を防止し、エネルギー消費を削減するために重要です。 2 つの主な冷却アプローチは次のとおりです。 コンテナ空冷システム と液体冷却システム。この記事では、両方を検討し、その原理、利点、制限、さまざまなデータセンターのニーズへの適合性を比較します。
コンテナ空冷システムには通常、統合空冷とともにデータセンター機器を収容するように設計されたモジュール式の事前設計されたコンテナ化ユニットが含まれます。多くの場合、コンピュータ ルーム空調 (CRAC) ユニットや、コンパクトな可搬性コンテナ内の列内およびラック内の冷却戦略が利用されます。
空冷では、データセンターのスペースまたはコンテナ内を循環する冷気を使用します。 CRAC ユニットは冷気をサーバーを含むラックに送り込み、装置から排出された熱気は再調整のために冷却ユニットに戻されます。冷却経路は、ホットアイルとコールドアイルの配置、封じ込め戦略、正確なエアフロー制御によって管理できます。
- 部屋ベースの冷却: 大規模な CRAC ユニットを部屋の周囲に配置してデータ ホール全体を冷却する従来の方法。
- 列ベースの冷却: 冷却ユニットはサーバー ラックの間に配置され、空気の移動距離を最小限に抑え、効率を高めます。
- ラックベースの冷却: 冷却ユニットは、非常に高密度のセットアップを対象として、個々のラックに直接または個別のラックに統合されています。
- 封じ込めソリューション: ホットアイルまたはコールドアイルの封じ込めは、分離された空気流により効率をさらに高めます。
- シンプルさと親しみやすさ: 空冷はよく理解されており、メンテナンスが容易なため広く導入されているテクノロジーです。
- モジュール性と可搬性: コンテナ化されたユニットは、必要に応じて迅速に展開および再配置できます。
- 低い初期コスト: 液体冷却と比較して、空冷セットアップは通常、初期資本要件が低くなります。
- メンテナンスとスタッフの専門知識: 既存のデータセンター スタッフは、多くの場合、空冷のメンテナンスとトラブルシューティングに関してより熟練しています。
- 高密度による効率の限界: ラックの電力密度が約 20 kW を超えると、空冷では十分な熱を効率的に放散することが困難になる場合があります。
- より大きな物理的設置面積: 空冷では、空気流路と機器のサイズにより、通常、より多くのスペースが必要になります。
- エネルギー消費量の増加: ファンや空調は大量の電力を消費する可能性があり、運用コストと二酸化炭素排出量の増加につながります。
- 水の使用量: 蒸発冷却システムは大量の水を消費する可能性があり、持続可能性の目標を複雑にします。
液体冷却では、液体冷却剤を使用して、液体接触または浸漬を介して発熱コンポーネントから熱を直接吸収します。このアプローチは、液体の熱容量が大きいため、空気に比べて熱伝達効率が高くなります。
- 浸漬冷却: サーバーまたはコンポーネントは、熱を直接吸収する熱伝導性、電気絶縁性の液体に浸されます。
- チップへの直接冷却: 冷却剤はプロセッサーやその他の重要なコンポーネントに取り付けられたコールド プレートを循環し、熱を効率的に奪います。
- ラック内液体冷却: 冷却剤分配ユニットは、目的の冷却のために冷却された液体をラックに直接供給します。
- 後部ドア熱交換器: 熱交換器は、液体冷却剤を使用してラックの後端から出る空気を冷却します。
- 冷却液分配ユニット (CDU): システムの中心であり、冷却液の流れ、温度、圧力、濾過を管理します。
- 熱交換器とポンプ: 冷却液から二次流体または外部冷却システムに熱を伝達し、冷却液を循環させます。
- 液冷サーバーラック: 漏れなく冷却液と一体化するインターフェースとシールを備えた設計。
- 冷却液: 水、グリコール混合物、または熱特性と電気絶縁のために選択された特別に設計された合成油。
- 優れた熱伝達効率: 液体は空気よりも最大 3,000 倍効率的に熱を運び、より高いラック密度と計算能力を実現します。
- エネルギーの節約: 液体冷却は、ファンの電力が低くなり、より効率的に熱が遮断されるため、総エネルギー使用量を 10 ～ 20% 以上削減できます。
- 設置面積の縮小: 液体冷却装置は一般に必要なスペースが少なく、より高密度のサーバー梱包をサポートします。
- より静かな動作: ファンへの依存度が減るため、データセンターの騒音レベルが低くなります。
- 環境上の利点: エネルギーと水の消費量の削減により、持続可能性の目標に貢献します。
- 初期資本コストが高い: 設置には配管インフラ、冷却剤供給システム、特殊な機器が必要です。
- メンテナンスの複雑さ: 液体冷却では、漏れ、冷却剤の品質、機械部品の定期的なチェックが必要であり、多くの場合、専門的なトレーニングが必要です。
- 漏れのリスク: 冷却剤の漏れの可能性は機器にリスクをもたらすため、強力な監視と封じ込めが必要です。
- 改修の困難さ: 既存の空冷データセンターでは、液体冷却の適応は困難でコストがかかる可能性があります。
- ベンダーのロックインと管理: 液体冷却システムでは、特定のベンダーまたは独自のコンポーネントに依存する必要がある場合があります。
| 機能 | コンテナ空冷 | 液体冷却 |
|---|---|---|
| 冷却媒体 | 冷気 | 液体冷却剤 |
| 熱伝達効率 | 中程度、高密度では制限される | 高い効率的な熱除去 |
| エネルギー消費量 | ファンと冷却装置のせいで高くなる | 効率的な熱伝達により全体的に低くなります |
| 初期費用 | 初期投資の削減 | 初期費用が高い |
| 運用コスト | エネルギーコストが高くなる可能性がある | エネルギーコストの削減 |
| スペース要件 | 物理的な設置面積が大きい | コンパクト、高密度対応 |
| メンテナンスの複雑さ | 下位のよく知られたテクノロジー | 高度で専門的なメンテナンス |
| ハードウェア損傷のリスク | 最小限、空気は非侵襲的です | 液漏れによる危険性 |
| スケーラビリティ | 空気の流れと冷却能力によって制限される | 拡張性が高く、高密度でパフォーマンスの高いセットアップに対応 |
| 環境への影響 | 水とエネルギーの使用量が増える | 二酸化炭素排出量の削減、水の消費量の削減 |
低から中程度のラック密度と標準的な IT ワークロードを備えたデータ センターでは、コンテナ空冷で十分でコスト効率が高いと考えられる場合があります。しかし、高密度、高性能のコンピューティング環境では、最適な動作温度を維持するために液体冷却がますます不可欠になっています。
空冷は初期費用が低く抑えられますが、液体冷却はエネルギー効率により長期的な節約が可能です。運用コストや冷却インフラストラクチャの寿命を含む総所有コストを分析することが重要です。
データセンターの場所は冷却の選択に影響します。涼しい気候では自由空冷がより効果的に利用され、空気ベースのシステムが有利になる可能性があります。対照的に、暖かい地域や水に制約のある地域では、水とエネルギーの使用を最小限に抑えるために液体冷却の恩恵を受ける可能性があります。
利用可能な専門知識と液冷システムを管理する準備ができているかを評価します。従来の空冷コンテナ システムを液体冷却に改造するのは複雑な場合がありますが、新しい構築はそれに応じて調整できます。
二酸化炭素排出量の削減と水の節約を優先する組織は、液体冷却の方が環境目標に沿ったものであると考えるかもしれません。
最新のデータセンターの多くは、効率と柔軟性を最適化するために空冷と液体冷却を組み合わせたハイブリッド冷却ソリューションを採用しています。ハイブリッド システムでは、可能な場合は空冷を使用し、高密度ゾーンまたは重要な機器には液体冷却を使用できるため、段階的な導入とバランスの取れたパフォーマンスが可能になります。
Q1: 液体冷却はあらゆるタイプのデータセンター機器にとって安全ですか?
A1: 液体冷却システムは、電気的リスクを軽減するために誘電体または特別に設計された流体を使用します。適切に設計された液体冷却は安全ですが、システムの完全性と漏れの検出が重要です。
Q2: 液冷システムにはどのようなメンテナンスが必要ですか?
A2: 冷却液のレベル、ポンプの動作、フィルターの状態、温度、圧力の監視を定期的にチェックし、さらに漏れやコンポーネントの磨耗がないかシステム検査を行う必要があります。
Q3: 空冷システムは新たな AI ワークロードに対応できますか?
A3: 高密度 AI および機械学習サーバーでは、発熱量が高いため空冷では不十分な場合が多く、液体冷却が推奨されるソリューションとなります。
Q4: コンテナの空冷は展開速度にどのような影響を与えますか?
A4: コンテナ空冷システムはプレハブ式のモジュール式であるため、迅速な導入と拡張性が可能であり、一時的なデータセンターやエッジ データ センターには有利です。
Q5: 空冷システムの水の使用に影響を与える環境規制はありますか?
A5: はい、多くの地域で水の使用量と蒸発冷却システムからの排出が規制されており、データセンターは液体冷却などの水効率の高い代替手段を模索することが奨励されています。
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