तरल शीतलन तकनीक - ऊर्जा बचाने और डेटा केंद्रों के लिए खपत कम करने का एक नया तरीका

डिजिटल अर्थव्यवस्था और इंटरनेट ऑफ थिंग्स के युग में, बड़े पैमाने पर डेटा की गणना और प्रसंस्करण के लिए डेटा केंद्रों के बुनियादी ढांचे के पैमाने के निरंतर विस्तार की आवश्यकता होती है, जिससे ऊर्जा खपत में तेज वृद्धि की समस्या भी सामने आती है। "चीन के" नए बुनियादी ढांचे के विकास पर अनुसंधान रिपोर्ट "के अनुसार, 2025 तक, वैश्विक डेटा केंद्र वैश्विक ऊर्जा खपत का सबसे बड़ा हिस्सा, 33% तक का होगा। चीन में, राष्ट्रीय डेटा केंद्रों की बिजली खपत रही है लगातार आठ वर्षों तक 12% से अधिक की दर से वृद्धि हो रही है, और समाज में बिजली की खपत का अनुपात भविष्य में भी बढ़ता रहेगा।

 

 

डेटा केंद्रों की ऊर्जा खपत मुख्य रूप से दो पहलुओं से आती है: स्वयं सर्वर की बिजली खपत, और सर्वर को ठंडा करने के लिए आवश्यक शीतलन शक्ति। डेटा केंद्रों में कंप्यूटिंग शक्ति में सुधार के साथ, नव निर्मित डेटा केंद्रों के लिए सबसे बड़ा निवेश स्वयं भवन नहीं है, बल्कि बिजली आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए उपकरण की लागत और डेटा केंद्र को ठंडा करने की लागत है। आंकड़ों के अनुसार, डेटा सेंटरों में प्रशीतन प्रणाली पूरे डेटा सेंटर की ऊर्जा खपत का लगभग 40% हिस्सा है।

 

 

तरल शीतलन तकनीक का तात्पर्य हीटिंग घटकों के लिए गर्मी का आदान-प्रदान करने और गर्मी को दूर करने के लिए गर्मी हस्तांतरण माध्यम के रूप में तरल के उपयोग को संदर्भित करता है, न कि अप्रत्यक्ष रूप से वायु शीतलन की तरह हवा के माध्यम से ठंडा करने के लिए। तरल में बेहतर तापीय चालकता प्रभाव होता है, हवा की तुलना में 25 गुना, और तेज़ और बेहतर तापमान स्थानांतरण प्रभाव होता है। इस बीच, तरल पदार्थों की बड़ी विशिष्ट ताप क्षमता के कारण, बड़ी मात्रा में गर्मी को अवशोषित करने के बाद उनका तापमान महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलता है, इस प्रकार सीपीयू तापमान स्थिर हो जाता है। तरल शीतलन तकनीक को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: स्प्रे प्रकार, विसर्जन प्रकार और कोल्ड प्लेट प्रकार।

 

 

स्प्रे प्रकार तरल शीतलन:

चेसिस के शीर्ष पर तरल और खुले छिद्रों को स्टोर करें, जिससे शीतलक को हीटिंग तत्व पर उसकी स्थिति और गर्मी उत्पादन के आकार के अनुसार स्प्रे करने की अनुमति मिलती है, जिससे उपकरण ठंडा करने का उद्देश्य प्राप्त होता है। छिड़काव किया गया तरल ठंडे उपकरण के सीधे संपर्क में आता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च शीतलन दक्षता होती है; हालाँकि, छिड़काव प्रक्रिया के दौरान, उच्च तापमान वाली वस्तुओं का सामना करने पर तरल बहाव और वाष्पीकरण का अनुभव करेगा। धुंध की बूंदें और गैसें चेसिस के छिद्रों के अंतराल के साथ चेसिस के बाहर तक उत्सर्जित होंगी, जिससे कंप्यूटर कक्ष के वातावरण की सफाई में कमी आएगी या अन्य उपकरण प्रभावित होंगे।

 

 

विसर्जन प्रकार तरल शीतलन:

इलेक्ट्रॉनिक घटकों को सीधे एक ढांकता हुआ तरल में डुबोया जाता है, जिसे एक सीलबंद लेकिन आसानी से सुलभ कंटेनर में रखा जाता है, और गर्मी को इलेक्ट्रॉनिक घटकों से तरल में स्थानांतरित किया जाता है। आमतौर पर, गर्म इलेक्ट्रॉनिक फ्लोराइड घोल को हीट एक्सचेंजर में प्रवाहित करने के लिए एक परिसंचारी पंप का उपयोग किया जाता है, जहां यह ठंडा होता है और वापस कंटेनर में प्रसारित होता है। विसर्जन प्रकार को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: एकल-चरण और दो-चरण। एकल-चरण विसर्जन तरल शीतलन में, इलेक्ट्रॉनिक फ्लोरीन तरल तरल अवस्था में रहता है; दो-चरण विसर्जन तरल शीतलन में, इलेक्ट्रॉनिक फ्लोरिनेशन तरल की उबलने और संक्षेपण प्रक्रिया से तरल की गर्मी हस्तांतरण दक्षता में तेजी से सुधार होता है।

 

 

कोल्ड प्लेट तरल शीतलन:

गर्मी अपव्यय के लिए इलेक्ट्रॉनिक घटकों में एकत्रित ठंडी प्लेट के माध्यम से एक पंप के माध्यम से तरल माध्यम को प्रसारित करके चिप को सीधे ठंडा करना। तरल पदार्थ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के सीधे संपर्क में नहीं आते हैं। यद्यपि गैर ढांकता हुआ तरल पदार्थ (जैसे पानी/एथिलीन ग्लाइकॉल) का उपयोग आमतौर पर प्रत्यक्ष चिप शीतलन के लिए किया जाता है, ढांकता हुआ इलेक्ट्रॉनिक फ्लोरिनेटिंग तरल पदार्थ का उपयोग प्रत्यक्ष चिप अनुप्रयोगों के लिए भी किया जा सकता है, रिसाव से संबंधित जोखिमों को कम किया जा सकता है और हार्डवेयर/आईटी उपकरण की विश्वसनीयता में सुधार किया जा सकता है। प्रत्यक्ष चिप कूलिंग प्राप्त करने के लिए एकल चरण और दो चरण प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जा सकता है।

 

 

वर्तमान में, कुछ घरेलू और विदेशी डेटा केंद्रों में तरल शीतलन तकनीक लागू और मान्य की गई है। उदाहरण के लिए:
अलीबाबा क्लाउड: 2018 में, अलीबाबा क्लाउड ने इमर्सिव लिक्विड कूलिंग तकनीक पर आधारित दुनिया का पहला सुपरकंप्यूटिंग क्लस्टर - एक्स-ड्रैगन सुपर कंप्यूटिंग क्लस्टर लॉन्च किया। यह क्लस्टर दो-चरण विसर्जन तरल शीतलन समाधान को अपनाता है, जो सर्वर को पूरी तरह से फ्लोराइड समाधान में डुबो देता है और फ्लोराइड समाधान के उबलने और संघनन के माध्यम से कुशल गर्मी अपव्यय प्राप्त करता है। अलीबाबा क्लाउड के अनुसार, यह क्लस्टर सर्वर बिजली की खपत को 50% तक कम कर सकता है, कूलिंग दक्षता में 80% तक सुधार कर सकता है और डेटा सेंटर स्थान और रखरखाव लागत को बचा सकता है।

 

 

टेनसेंट क्लाउड ने 2019 में गुइझोउ में स्प्रे लिक्विड कूलिंग तकनीक पर आधारित दुनिया का पहला डेटा सेंटर, गुईयांग टी3 डेटा सेंटर बनाया। डेटा सेंटर एक स्प्रे लिक्विड कूलिंग योजना को अपनाता है, जो सर्वर के ऊपर एक परमाणु रूप में फ्लोराइड समाधान का छिड़काव करता है और गर्मी अपव्यय प्राप्त करता है। फ्लोराइड घोल और हवा के बीच ताप विनिमय के माध्यम से। टेनसेंट क्लाउड के अनुसार, डेटा सेंटर PUE को 1.2 से कम कर सकता है, कंप्यूटर रूम की 30% जगह बचा सकता है और सर्वर के प्रदर्शन और विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है।

 

 

माइक्रोसॉफ्ट ने 2020 में स्कॉटलैंड में समुद्र के नीचे जलमग्न तरल शीतलन तकनीक पर आधारित एक डेटा सेंटर प्रोजेक्ट नैटिक को डुबो दिया। डेटा सेंटर एक एकल-चरण विसर्जन तरल शीतलन योजना को अपनाता है, जो नाइट्रोजन से भरे दबाव पोत में सर्वर को पूरी तरह से डुबो देता है और समुद्री जल का उपयोग करता है। गर्मी लंपटता। माइक्रोसॉफ्ट के अनुसार, डेटा सेंटर आत्मनिर्भर ऊर्जा आपूर्ति प्राप्त करने में सक्षम है और इसमें उच्च विश्वसनीयता और सुरक्षा है।

 

 

डेटा सेंटर पैमाने के निरंतर विस्तार, बढ़ती कंप्यूटिंग घनत्व, बढ़ती ऊर्जा लागत और बढ़ती पर्यावरणीय आवश्यकताओं के साथ, पारंपरिक एयर कूलिंग तकनीक अब डेटा केंद्रों की विकास आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं है। दूसरी ओर, तरल शीतलन प्रौद्योगिकी में ऊर्जा संरक्षण और खपत में कमी, पर्यावरणीय अनुकूलन क्षमता, लचीला डिजाइन, अपशिष्ट ताप उपयोग और पर्यावरण मित्रता जैसे स्पष्ट लाभ हैं, जो इसे डेटा सेंटर शीतलन प्रौद्योगिकी के भविष्य के विकास की दिशा बनाते हैं।