■ 白瑞晨 林子杰 王梦骋
在数字经济与智能技术深度融合的时代背景下,数据中心作为海量数据存储与处理的关键枢纽,其重要性愈加凸显。随着服务器集群密度与算力需求的持续攀升,传统风冷技术很难兼顾能耗成本控制与散热效能提升等目标,而且其噪声污染大、冷却效率低等现实问题也愈发明显,成为影响数据中心健康可持续发展的重要因素。而沉浸式液冷技术凭借其空间集约化部署、显著节能效果、高效散热性能等优势,为我国数据中心散热难题的解决开辟出新的空间维度。本文从技术标准规范化构建、边缘数据中心场景适配、与可再生能源协同应用、跨行业技术融合创新、全生命周期体系管理等维度,探究浸没式液冷冷却技术在数据中心中的应用思路,以期赋能我国数字经济的健康、快速及繁荣发展。
技术标准规范化建构。浸没式液冷冷却技术在数据中心中的有效应用,能解决传统风冷技术散热效能低、能耗成本高等问题,确保数据中心运行的稳定性与持续性。然而在技术应用的过程中,为确保冷却液循环流畅、系统可靠运行以及设备兼容性,需要制定统一的循环系统参数标准、冷却液材质标准、设备接口标准,从而规范电气安全防护等级与密封防漏检测流程,规避因技术参数差异所带来的维护成本激增、设备故障风险、散热效率波动等问题。同时,还需要构建能耗效率评价机制,通过单位冷量功耗分析、电源使用效率监测、全生命周期能耗评估以及负荷变化测试手段,量化液冷系统对数据中心能效提升的效果,帮助企业更好地提高数据中心建设质量与效果,赋能数字产业及经济的现代化发展。此外,在技术标准建设的过程中,还需要借鉴和参考国内外标准体系进行优化及改进,确保标准能被广泛、系统、全面地融入技术应用中,提高数据中心运行的稳定性。
边缘数据中心场景适配。在数字经济繁荣发展的背景下,数据中心作为海量数据处理的核心平台、数字经济建设的基础设施,在数字社会发展中发挥着难以替代的作用。而边缘数据中心场景是分布广泛零散、靠近用户终端以及资源受限的特殊应用场景,如果忽视对其定制化适配,将导致技术部署困难、能耗失控和散热不足。因此,在浸没式液冷冷却技术应用中,需考虑边缘数据中心场景的适配问题,结合其空间紧凑、部署分散等特点,研发小型化、模块化液冷机组,如便携式液冷机柜、微模块液冷单元,降低设备的占地空间率。同时,要优化冷却液循环系统,通过储存缓冲设计、智能变频调节及低功耗循环泵配置,来适配边缘节点电力供应不稳定的场景。此外,要融入 “动态负荷感知”“物联网监测”“人工智能调控技术”,根据实时负载即时调整冷却功率,保障能耗成本与散热需求的均衡,提高企业的资金利用质量与效率。
与可再生能源协同应用。在绿色经济的背景下,绿色发展理念已经成为企业践行社会责任、推进能源循环利用及实现自身可持续发展的重要指引。而回收浸没式液冷系统所产生的废热,耦合地热系统、太阳能光热等装置,用于数据中心区域供热或辅助加热,能够提高能源利用的实效性、有效性、针对性,降低化石能源损耗,为我国生态文明建设奠定坚实的基础。同时,还可以制定“储能—液冷”联动机制,在光电、风电产能过剩的时间序列段,借助多余的电力驱动系统预冷储能,实现冷却能耗与可再生能源消纳的有效提升,为企业进一步控制成本、实现数据中心冷却目标奠定坚实的基础。此外,还应做好监督反馈工作,及时发现问题、解决问题,规避废热回收不稳定、储能效率低下、能源调度失配等问题的出现,提高“浸没式液冷冷却技术”与可再生能源的协同质量和效率。例如,当发现废热回收不稳定后,应及时优化系统配置,调整“浸没式液冷冷却技术”与“可再生能源系统” 的配置参数,提高废热回收及利用的实效性。
跨行业技术融合创新。现阶段,“浸没式液冷冷却技术”已被广泛应用在区块链、人工智能、云计算等数据中心的机房温控与服务器散热中,发挥着稳定运行、高效降温以及降低能耗等作用。然而,伴随数字经济的繁荣发展,数据中心运维要求日益提升、应用场景愈加复杂,算力密度也呈现出指数级攀升的态势,既有技术所存在的灵活性不足、能耗冗余、散热瓶颈等问题日益凸显。而通过引入跨行业技术,实现“浸没式液冷冷却技术”的创新应用,可以更好地满足企业数据中心管理的基本需求。一方面,引入航空领域的微通道散热技术,精准设计冷却液流道,降低流体阻力,提高换热面积。另一方面,引入医疗领域的流体力学仿真算法,预测热交换效率,模拟冷却液流动方向,优化系统布局。此外,还可以引入汽车工业领域的快插接头技术,简化系统维护流程,提高密封稳定性,提高设备拆装的效率。总之,通过跨行业技术的融合应用,能够推动“浸没式液冷冷却技术”的创新拓展,不仅能满足数据中心个性化、多样化的发展需求,还能提升技术应用的实效性、有效性及针对性,为我国数字经济健康发展提供必要支撑。
全生命周期体系管理。“浸没式液冷冷却技术”在数据中心中的充分应用,能够解决传统技术散热效能与成本控制难以兼顾的现实困境,切实满足数据中心运营、管理及优化的多样化需求。而通过全生命周期体系管理,又能持续提高技术应用效能、延长设备使用年限以及提升运行效率。一是要构建健康监测平台,通过融入物联网技术、大数据技术、人工智能技术,实时获取冷却液电导率、压力、温度等数据,借助大数据技术进行数据分析、问题识别及安全预警,进而在人工智能技术的支持下,自动断电或启动应急预案,消除堵塞、泄漏等安全风险。二是要构建循环再生机制,采用真空蒸馏提纯技术、催化降解技术、膜分离净化技术,实现对冷却液的有害成分分解、污染物截留、理化性能恢复,从而达到延长冷却液使用寿命的目标。三是要构建设备回收机制,保障“浸没式液冷冷却技术”的废弃元器件、废液及废料得到有效回收和规范处理,降低对周围环境的不利影响。四是要借助大数据技术对其全生命周期运行情况进行分析,明确影响使用寿命的影响因素,做好归纳总结工作,提高技术应用的精准化程度。例如,利用大数据技术分析维护数据、故障原因,从而明确技术设备保养以及人员操作等方面的问题,持续优化相关标准及规范,提升“浸没式液冷冷却技术”在数据中心应用的质量。
[作者单位:兰洋(宁波)科技有限公司]
【基金项目】本文系2023年宁波市“科创甬江2035”科创生态育成项目“绿色新型算力中心融合液冷散热系统应用示范”(编号:2024Z058)。