На 4-й Китайской конференции по зеленой энергетике центров обработки данных – основном форуме «Трансграничная интеграция интеллекта определяет будущее» – г-н Линь Чжиюн, главный архитектор центров обработки данных Tencent, выступил на тему «Тенденции и мысли в области развития архитектуры центров обработки данных, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха». «Будущие технологии жидкостного охлаждения» Выступите с речью. Интересный контент теперь организован следующим образом, чтобы специалисты центров обработки данных могли учиться и общаться.

Какая архитектура HVAC в центре обработки данных является лучшей?

Какая архитектура HVAC в центре обработки данных является лучше?Чтобы ответить на этот вопрос, сначала посмотрите центр обработки Два ключевых момента данных.

Во-первых, это размер дата-центра.

Как носитель серверов, масштаб центра обработки данных тесно связан с масштабом бизнеса. Это может быть несколько станков в складском помещении, десятки стеллажей в офисном здании или даже отдельно стоящее здание. Дата-центры могут располагаться в Южном или Северном Китае, в других частях Китая или в других странах. Размер центра обработки данных и различные климатические условия географического положения определяют необходимость выбора различной архитектуры HVAC центра обработки данных.

Второй момент заключается в том, что центры обработки данных обслуживают самых разных клиентов.

В настоящее время серверы в основном делятся на несколько типов, включая общие вычислительные типы, модели графических процессоров, хранилища и коммутаторы. Различные типы серверов имеют разные требования к окружающей среде. Например, типы ленточных хранилищ очень чувствительны к температуре, влажности, чистоте и скорости изменений, а их характеристики колебаний нагрузки сильно различаются, что требует выбора специальных систем HVAC для удовлетворения их потребностей. Следовательно, не существует оптимальной архитектуры HVAC, есть только наиболее подходящая архитектура HVAC. Подходящая архитектура HVAC должна всесторонне учитывать спрос и балансировать сторону предложения, стоимость, время доставки, эксплуатацию и техническое обслуживание и другие факторы.

В отрасли развитие технологий HVAC можно рассматривать на трех уровнях: компоненты, продукты и системы.

на уровне компонента,В последние годы мы видели, что в центре обработки В области передачи данных был внедрен ряд инновационных компонентных технологий, таких как компрессоры с регулируемой частотой, технология воздушной левитации и магнитной левитации, вентиляторы EC, теплообменники воздух-воздух (для теплообмена воздух-воздух), электронные расширительные клапаны, фторные насосы и т. д. Инновации в этих технологиях компонентов приводят в движение весь центр обработки Обновленная версия данных продукта HVAC.

на уровне продукта,Чтобы адаптироваться к потребностям различных сценариев применения,Мы видим появление серии продуктов,Например, кондиционер на уровне комнаты, кондиционер между рядами、Блок охлажденной воды、Холодильный агрегат (CDU)、Приточно-вытяжная установка (AHU) и т. д. Появление всех этих продуктов адаптируется к потребностям различных сценариев применения.

на уровне системы,Мы видим все больше совместного проектирования систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и архитектуры.,Используйте централизованное отопление и вентиляцию Архитектура,Или используйте распределенную архитектуру HVAC.,Существуют разные организации воздушного потока Архитектура,Существуют различные конструкции трубопроводных сетей.,Система управления также с автономной машины,к многоуровневому групповому контролю,Следите за платформой. Можно сказать,за последние несколько лет,Вокруг трех измерений деталей, продукта и системы,Технология HVAC в центре обработки данных продолжает двигаться вперед,Постоянно внедряйте инновации.

В течение многих лет развития дата-центра Tencent мы активно исследовали и тестировали различные технологии HVAC и в настоящее время фокусируемся на двух технических направлениях:

Во-первых, это централизованное решение для охлажденной воды на базе городских многослойных резервуаров.

Этот подход концентрирует потребности центра обработки данных в охлаждении в центральной системе охлаждения, обеспечивая и распределяя охлаждение посредством охлажденной воды. Это централизованное решение позволяет обеспечить передачу тепла и охлаждение на большие расстояния, а также обеспечивает лучшую управляемость.

Во-вторых, это распределенная архитектура AHU, представленная на базе Tencent T-block.

Распределенная установка обработки воздуха (AHU) в рамках этой архитектуры включает в себя установку непрямого испарения и установку с фторным насосом. Распределенная архитектура AHU значительно улучшена по сравнению с традиционной централизованной системой охлаждения воды с точки зрения качества, эффективности и стоимости.

В будущем, по мере увеличения удельной мощности чипов, рассеивание тепла при традиционном воздушном охлаждении приближается к своему пределу, и рассеивание тепла при жидкостном охлаждении на уровне чипа больше не является проблемой, которую можно игнорировать. Поэтому в будущей архитектуре HVAC мы сосредоточимся на том, как удовлетворить потребности в жидкостном охлаждении.

С 2018 года Tencent последовательно строит собственные парки в лице T-block. В этих парках мы внедрили вентиляционные установки с непрямым испарением и привлекли многих отраслевых партнеров к участию в наших проектах. После нескольких лет накопления и практики мы достигли минимального среднегодового значения PUE 1,21 в Южном Китае и минимального среднегодового значения PUE 1,18 в Северном Китае. Можно сказать, что с точки зрения архитектуры с воздушным охлаждением наше значение PUE находится на относительно лидирующей позиции. В будущем, с вводом в эксплуатацию AHU, самостоятельно разработанного нами совместно с компанией Shenling, ожидается, что общее значение PUE еще больше снизится.

Что дальше?

В последние годы в отрасли постепенно появилось несколько новых продуктов в области технологий HVAC. Что еще мы можем сделать в будущем?

Прежде чем обсуждать, что делать в будущем, необходимо понять, с какими проблемами все еще сталкиваются в сфере HVAC центров обработки данных:

первый,Проблемы для пользователей услуг HVAC. Жизненный цикл ИТ-оборудования относительно короткий.,Обычно 5 лет или меньше,Жизненный цикл климатической системы составляет 10 лет и даже дольше. поэтому,При проектировании системы HVAC необходимо учитывать, как удовлетворить потребности будущего ИТ-оборудования.,Включая требования к сценариям воздушного охлаждения, жидкостного охлаждения или гибридного воздушно-жидкостного оборудования.,Это вызов.

второй,Проблемы существующих объектов гражданского строительства. Из-за несоответствия времени между гражданским строительством и потребностями бизнеса,HVAC Архитектура должна учитывать ограничения уже построенных строительных работ.,И учитывать потребности будущего сервера и бизнеса одновременно,Поэтому необходимы специальные конструкции и соображения.

третий,Колебания в планах строительства объектов. Изменения в экономической среде могут повлиять на планирование проекта. В случае изменений в планировании проекта,Может потребоваться корректировка места использования существующего продукта заказа на строительство.,Поэтому продукция HVAC должна быть совместима.,Минимизировать изменения,Удовлетворение потребностей в распределении проектов.

четвертый,Проблема экстремального изменения климата. Возникновение экстремально высоких температур оказывает значительное влияние на систему HVAC. С изменением климата,Могут возникнуть и более экстремальные сценарии высоких температур. Это уменьшит охлаждающую способность и увеличит энергопотребление.,всему центру обработки Влияет на эксплуатационную безопасность данных. Поэтому при проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха необходимо уделять больше внимания. Как быть совместимым с возможными экстремальными изменениями климата в будущем.

пятый,центр обработки данных Проблемы политики энергоэффективности. Общенациональная поддержка центра обработки Основное требование к данным – PUE меньше 1,3.,В некоторых местах более строгие требования.,Например, 1,25 или даже 1,15. Как гарантировать, что стоимость не увеличится или увеличение будет ограничено для удовлетворения требований энергоэффективности,это более серьезная задача,Требуется полное рассмотрение.

шестой,Проблемы планирования водных ресурсов. Планирование водных ресурсов будет становиться все более важным,Особенно в центре обработки Когда появится кластер данных. Водные ресурсы относительно обильны на юге, но на севере водные ресурсы скудны, особенно в центральных районах. обработки Когда строительство кластера данных превышает возможности местного водоснабжения. Поэтому в новом центре обработки данных Или во время работы может не быть воды или нехватки воды.,И в этом случае,Система отопления, вентиляции и кондиционирования должна функционировать должным образом. поэтому,При выборе климатического оборудования необходимо в полной мере учитывать ситуацию с водными ресурсами.

В процессе решения этих проблем нам необходимо учитывать и усердно работать над четырьмя основными аспектами будущего.

Первый аспект заключается в укреплении совместного проектирования.Это включает в себясервертесное сотрудничество,Более тесная интеграция конструкции системы HVAC центра обработки данных с тепловой конструкцией сервера, функциями бизнес-развертывания и функциями бизнес-планирования.,Для достижения лучшего дизайна HVAC.

Во-вторых, необходимо усилить совместное проектирование внутри центра обработки данных. Нам необходимо больше сотрудничества и дальновидности с точки зрения выбора места, оценки энергопотребления, формы строительства, организации воздушного потока и т. д. Например, на этапе выбора места вокруг центра обработки данных может не быть заводов и качество воздуха является приемлемым, но во время работы вокруг центра обработки данных могут оказаться непредвиденные химические заводы, что приведет к ухудшению качества воздуха. Следовательно, решение этой проблемы на протяжении всего жизненного цикла центра обработки данных требует более тесного сотрудничества при проектировании систем HVAC.

Последним шагом является увеличение доли оперативного проектирования. Раньше мы уделяли больше внимания физическому уровню проектирования операций, например, техническому помещению, платформе технического обслуживания и т. д. В будущем нам необходимо уделять больше внимания проектированию цифрового управления системами HVAC. Это означает использование цифровых средств для поддержки автоматизированных и интеллектуальных операций на местах.

второй Важное направление – качество, которое станет масштабным обработки Одна из ключевых задач данных.в последние годы,Мы по-прежнему наблюдаем проблемы с простоями из-за неисправностей системы HVAC.,Это принесло огромные экономические потери центрам обработки данных. В условиях быстрого развития цифровой экономики,Надежность системы вентиляции и кондиционирования становится еще более важной.

Мы можем наблюдать, что переход от централизованных к распределенным системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха является инициативой по снижению рисков на уровне проектирования системы. Однако в ходе быстрого строительства в последние годы возникли и некоторые проблемы. Например, отсутствуют полные и эффективные механизмы контроля качества вновь представленных и адаптированных продуктов. Что касается технических спецификаций, то здесь отсутствует адекватный качественный дизайн количественной оценки; что касается планов испытаний, нет зрелых стандартов и разработки методов, а также отсутствует комплексная оценка рисков; Поэтому в предстоящий период отрасли, возможно, потребуется еще больше активизировать усилия по установлению технических требований, стандартизации оценки качества и совершенствованию уровней процессов.

третье Важное направление – построение многосистемной информационной платформы с многосторонним участием.,Платформа не должна разделять партии на независимые партии,Вместо этого он объединяет потоки информации от нескольких сторон, таких как технологии, продукты, строительство и операции.,Реализуйте строительство многомерной платформы HVAC.

Например, можем ли мы в процессе строительства проекта автоматически суммировать и отслеживать статус логистики и ход строительства? Можно ли автоматически собирать данные экспериментальных испытаний продукта, данные сторонних испытаний и полевые данные, а также генерировать отчеты об анализе и сравнении? Можно ли быстро создать базу данных о запасных частях и провести интеллектуальное управление запасами и автоматическое управление изменениями? Можем ли мы создавать модели состояния продуктов и компонентов, делать своевременные прогнозы и запускать автоматизированные процессы ремонта? В то же время, могут ли исследования и разработки продукта быстро завершить создание отчетов по анализу данных на месте и выполнить итеративные обновления продукта?

В сегодняшних экономических условиях мы часто слышим лозунг «снижение затрат и повышение эффективности». По-настоящему эффективный способ снизить затраты – повысить эффективность. Вполне возможно, что как только мы откроем поток информации между всеми сторонами и позволим информации разумно циркулировать, наши затраты на связь и рабочую силу значительно сократятся.

Что мы думаем о жидкостном охлаждении?

Четвертое Важным направлением являются технологии жидкостного охлаждения.При принятии решения о применении технологии жидкостного охлаждения,Нам необходимо учитывать некоторые факторы. в прошлом,Многие проекты жидкостного охлаждения в основном служат демонстрацией энергоэффективности.,Однако по мере увеличения плотности мощности чипов и расширения приложений искусственного интеллекта,Традиционная мощность рассеивания тепла при воздушном охлаждении достигнет своего предела. поэтому,Жидкостное охлаждение становится необходимостью.

В отрасли широко обсуждается технология жидкостного охлаждения, в основном с использованием двух технологий:Погружная и холодная пластина。Обе технологии имеют свои преимущества и недостатки.,При выборе подходящей технологии следует учитывать множество аспектов.

Во-первых, мы должны рассмотреть, является ли экосистема этой технологии зрелой, может ли система цепочки поставок обеспечить широкомасштабное использование и является ли стоимость разумной. Во-вторых, нам необходимо подумать, является ли эксплуатация и обслуживание технологии устойчивой и удобной. Кроме того, нам также необходимо учитывать совместимость. Могут ли традиционные и старые компьютерные залы поддерживать серверы с жидкостным охлаждением? Совместим ли недавно построенный компьютерный зал с жидкостным охлаждением со старыми серверами с воздушным охлаждением? Полностью учитывая эти факторы, каждый пользователь может выбрать наиболее подходящее техническое решение, исходя из его реальной ситуации. Для Tencent, поскольку у нее имеется большое количество серверов с воздушным охлаждением и компьютерных залов с воздушным охлаждением, технология жидкостного охлаждения с холодной пластиной является более подходящим выбором с точки зрения совместимости при развертывании, эксплуатации и обслуживании.

Если мы выберем технологию жидкостного охлаждения с холодной пластиной, то соотношение мощностей жидкостного и воздушного охлаждения становится очень важным. Все мы знаем, что холодная пластина решает только проблему рассеивания тепла чипа, в то время как другие компоненты, такие как материнская плата, память, жесткий диск и сетевая карта, по-прежнему нуждаются в охлаждении посредством воздушного охлаждения. Поэтому для сервера решающее значение имеет соотношение общей мощности, приходящееся на жидкостное и воздушное охлаждение. Различные типы серверов имеют разные коэффициенты. Например, коэффициент жидкостного охлаждения серверов хранения больших данных составляет около 45%, в то время как коэффициент жидкостного охлаждения обучающих серверов графического процессора может достигать 85%.

Для компьютерного зала сложно точно спрогнозировать конкретное размещение бизнеса в течение его жизненного цикла на ранних этапах строительства. Все ли серверы обучения графического процессора используются? Или сервер хранения больших данных? Или смесь того и другого? Поэтому наш компьютерный зал должен иметь определенную степень гибкости для удовлетворения потребностей развертывания на месте.

В отрасли уже есть примеры использования архитектурных решений жидкостного охлаждения, в которых воздушное и жидкостное охлаждение используют общие источники холода. Эта архитектура может поддерживать 100% режим воздушного охлаждения. На стороне воздушного охлаждения используется приточно-вытяжная установка (приточно-вытяжная установка) с подачей воды температурой 30°С, так что температура холодного коридора в компьютерном зале составляет около 35°С. Эффекты воздушного и жидкостного охлаждения могут быть полностью достигнуты за счет естественного охлаждения.

Однако в большинстве бытовых сценариев нам по-прежнему необходимо поддерживать температуру приточного воздуха в холодных коридорах ниже 27°C, поэтому мы не можем полностью полагаться на естественное охлаждение для обеспечения отвода тепла. Поэтому и архитектура будет несколько иной.

В сочетании со сценариями использования Tencent архитектура жидкостного охлаждения с холодными пластинами Tencent должна учитывать следующие аспекты:

первый,Конец основного источника холода должен быть общим.,Способен обеспечить 100% холодопроизводительность.,и иметь соответствующую избыточность,Обеспечить стабильность и надежность системы.

Во-вторых,Работу вторичного источника холода следует регулировать по градиенту в соответствии с температурой наружного воздуха. в среде с высокой температурой,Жидкостное и воздушное охлаждение должны обеспечиваться независимо.,Для воздушного охлаждения может использоваться механическое охлаждение. И в среднем температурном диапазоне,Воздушное охлаждение может обеспечить частичное естественное охлаждение за счет механического дополнительного охлаждения. И в регионах с низкой температурой,Жидкостное и воздушное охлаждение можно объединить в комплект системы охлаждения.

также,Архитектура должна быть интегрированной и сборной, где это возможно.,Упростить процесс трассировки труб на объекте и контролировать отладку. в то же время,Следует принять модульную конструкцию с малой степенью детализации.,Поддержка мелкомасштабного поэтапного строительства,Чтобы уменьшить системный сексуальный риск. На изображении ниже показана наша окончательная модель архитектуры.,Среди них комплексное сборное изделие называют интегрированным источником холода.

После использования встроенного источника холода на объекте можно применить метод развертывания, аналогичный распределенной установке обработки воздуха (AHU). На рисунке представлена ​​возможная схема размещения Т-блока. Мы также разработали модель прогнозирования PUE и температуры по влажному термометру наружного воздуха. Использование встроенных источников холода позволяет достичь более высокого уровня энергоэффективности. Конечно, технология жидкостного охлаждения все еще находится на ранней стадии применения, и существует еще много неизвестных сценариев эксплуатации. Необходимо постоянно совершенствовать архитектуру и решения продукта в реальной эксплуатации.

Технология HVAC имеет более чем 100-летнюю историю развития. Когда технология HVAC объединяется с центрами обработки данных и выходит на путь цифровой экономики, мы видим новые возможности и проблемы. Новые требования и новые направления требуют от всей отрасли совместной работы и совместного строительства. Мы с нетерпением ждем возможности обсудить с отраслевыми партнерами, вместе заняться значимыми и интересными вещами и постоянно продвигать вперед всю индустрию систем отопления, вентиляции и кондиционирования центров обработки данных. Добро пожаловать на Tencent IDC, свяжитесь с нами и изучайте вместе.