近年來，全球數(shù)據(jù)使用量呈指數(shù)級增長，數(shù)據(jù)中心對人們生活和工作的重要性越來越高。無論是在線游戲、遠程教育、虛擬會議還是購物，每天都有數(shù)十億人訪問互聯(lián)網(wǎng)。研究機構估計，到2020年，全球互聯(lián)網(wǎng)覆蓋了全球人口的59%。

所有這些應用都需要占用大量的數(shù)據(jù)中心容量，大量服務器全天候運行以路由互聯(lián)網(wǎng)流量并處理無數(shù)事務。近年來，數(shù)據(jù)中心設計、服務器技術和軟件開發(fā)方面的進步都為提高能源效率做出了貢獻，有人認為全球能源使用量的增長速度要比三四年前的預期要慢得多。但是全球的數(shù)據(jù)中心仍然消耗著大量的能源，因此需要采用更節(jié)能的方法來運營未來的數(shù)據(jù)中心。

尋找新的冷卻方式

多年來，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)采用了許多有效消除熱量的方法。隨著服務器技術的發(fā)展，使用直接膨脹制冷的傳統(tǒng)機房空調(CRAC)演變?yōu)楦?jié)能的制冷方法，其中包括直接或間接地使用室外空氣來冷卻數(shù)據(jù)中心的冷卻方法。

這些解決方案都使用大量資源，盡管蒸發(fā)冷卻可以顯著提高節(jié)能效率，但由于世界許多地區(qū)的水資源日益短缺，用水已成為各行業(yè)面臨的主要問題。許多科技公司(例如微軟公司)已經(jīng)開始采取廣泛的舉措來實現(xiàn)“水中和”，以降低包括數(shù)據(jù)中心在內的所有設施的總體用水量。

使用室外冷空氣和水等自然資源可以提高能源效率，但這些資源也給數(shù)據(jù)中心運營商帶來了一些挑戰(zhàn)。因此，數(shù)據(jù)中心設計人員一直在重新考慮其制冷策略，通常默認使用風冷式制冷機等更傳統(tǒng)的方法。冷卻技術進步和發(fā)展可以節(jié)省能源，但是這些方法是否有效?安裝這些冷卻設備的成本是否更高?也許，可以利用物理學找到更有效的方法來自然排除數(shù)據(jù)中心的熱量，而無需用水或將室外空氣引入數(shù)據(jù)中心。

為數(shù)據(jù)中心降溫完全是為了傳熱，服務器等IT設備產(chǎn)生熱量，這些熱量必須通過流體(空氣或液體)從服務器中排出，以使服務器正常運行。這可以通過幾種制冷方法來實現(xiàn)，但是否可以簡單地使用自然資源來實現(xiàn)呢?例如，熱傳輸介質是否可以在不使用耗電設備的情況下流向在外部安裝的散熱裝置?

采用熱虹吸管

可以通過相變和重力作為驅動力，這種技術名稱為熱虹吸管。自然對流是一種傳熱，其中流體的運動不是由外部源產(chǎn)生的，而是由流體的某些部分比其他部分重而產(chǎn)生的。在大多數(shù)情況下，這會導致自然循環(huán)，或制冷系統(tǒng)中的流體在從蒸汽變?yōu)橐后w的流體相變和重力的推動下連續(xù)循環(huán)散熱的能力。

熱虹吸管提供了一種基于自然對流的被動熱交換方法，該方法可以使流體循環(huán)而無需機械水泵。換句話說，萬有引力起到重要作用。熱虹吸管并不是冷卻的新概念。作為一種制冷方式，太陽能熱水器和制冷機在許多領域得到了廣泛的應用。

那么，為什么不在數(shù)據(jù)中心中使用熱虹吸管呢?

利用熱虹吸管

事實證明，在過去的幾年中，一些機構針對數(shù)據(jù)中心開展了熱虹吸冷卻實驗，其中最著名的是美國國家可再生能源實驗室(NREL)。該實驗室在2020年2月發(fā)布的一份報告表明，通過在科羅拉多州Golden的數(shù)據(jù)中心使用熱虹吸冷卻技術，一年節(jié)省了115萬加侖的水。但是直到現(xiàn)在，數(shù)據(jù)中心冷卻解決方案提供商并沒有利用熱虹吸管帶來的好處。

2018年，Munters公司首次將熱虹吸管技術引入數(shù)據(jù)中心冷卻的成套空氣處理系統(tǒng)SyCool。從那時起，Munters通過數(shù)千小時的測試，在一個用于部署到數(shù)據(jù)中心的分體式系統(tǒng)中進一步開發(fā)了這項技術。與傳統(tǒng)的機械冷卻系統(tǒng)相比，Munters SyCool提供了同類好的節(jié)能效果，證明了熱虹吸管可以有效地用于減少在不使用水的情況下消除數(shù)據(jù)中心熱量所需的電能。

未來將如何發(fā)展?

隨著數(shù)據(jù)中心日益成為世界關鍵基礎設施的一部分，數(shù)據(jù)中心行業(yè)領導者將努力尋找提高數(shù)據(jù)中心運行效率的方法。隨著服務器技術的發(fā)展，功率密度將會繼續(xù)增長，并且冷卻方法可能會更多地轉向液體冷卻而不是空氣冷卻。隨著液體冷卻在工業(yè)中變得越來越普遍，熱虹吸管技術可以作為一種實現(xiàn)高效散熱的方法。這可以通過制冷劑-液體熱交換器將液體冷卻系統(tǒng)與熱虹吸系統(tǒng)耦合來實現(xiàn)。

有時候答案很簡單，通過運用基本的技術和原理，可以創(chuàng)造出新的創(chuàng)新來解決最主要的挑戰(zhàn)。在冷卻數(shù)據(jù)中心時，熱虹吸管提供了驅動力，以開啟數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展的新篇章。

本文標題：數(shù)據(jù)中心制冷的再思考
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