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因應未來環境可持續發展趨勢 高力推出浸沒式冷卻系統

2021/04/23 - DIGITIMES企劃

過去企業資料中心的機櫃功率密度普遍不大,多數小於20kW,以氣冷方案即可妥善達成熱的移除。但現今隨著5G、AIoT趨勢崛起,企業部署更多高發熱量的CPU/GPU、積極提升算力,使單一機櫃的電力負載急遽飆升,甚至到達60kW、100kW等前所未見高檔;此時單憑氣冷技術,已難有效降低機櫃溫度。

有鑑於此,成立逾50年來始終專注發展熱處理技術的高力熱處理工業股份有限公司,多年前著手研發浸沒式散熱技術,已經成功供應相關散熱解決方案,期望提供更節能、更省水的冷卻方式,有效帶走機櫃的熱。

高力熱能事業部協理林岳宏表示,機櫃的耗能與算力成正比,當企業發展AI運算,必定讓機櫃的電力負載、發熱量同步攀升,需要加大空調製冷量,導致機房總體耗能驟增。因此企業為了追求更佳的電源使用效率(Power Usage Effectiveness;PUE)≤1.1,便需要在現行氣冷技術外,尋求更理想的散熱方法,於是開始探索液冷技術的可行性。

在液冷技術領域中,較早獲得關注的是水冷方案,主要因為水的熱傳導係數是空氣的數十倍,比熱(Specific Heat Capacity)是空氣的4倍,意謂如果以水為冷媒,有望以少許驅動力帶走更大量的熱。但水冷方案通常適用在CPU/GPU等局部熱源,不涵蓋記憶體、主機板,且有漏水疑慮、可能造成IT設備失效風險。影響所及,同屬液冷範疇的浸沒式冷卻方案,近年獲得越來越多關愛眼神。

林岳宏說,浸沒式技術是將伺服器置入不導電液、以達散熱效果。表面看來,不導電液的冷卻能力遜於水,但熱傳係數是空氣的3倍、比熱是空氣的1.5倍,冷卻能力仍完勝空氣。更重要的,浸沒式的傳熱面積大,整張主機板都能冷卻,不像水冷侷限在CPU/GPU,且沒有漏水風險。另外CPU平均3年改朝換代,汰舊換新過程,水冷片需隨之更換;反觀不導電液及不鏽鋼槽體的使用壽命長達10年甚或20年,堪稱莫大優勢。

浸沒式技術如何幫助企業降低PUE?林岳宏舉例說,假設一座機房每小時IT用電100kWh、空調用電40kWh,PUE為1.4;若從氣冷轉換為浸沒式,機櫃不再仰賴中央空調散熱,此後空調吹風給人即可、不需吹給機器,便可提高溫度設定,連帶讓冷卻水塔降載至10kWh、就能滿足冷卻需求,也不再需要運轉壓縮機、冷熱通道風扇,可望使PUE驟降到1.1。試想單單1小時節省30度用電,放大至一整年的節約效果確實可觀,可謂浸沒式技術,可加速產業升級跨入高效節能的新世代。

假使前例發生在高緯度地區,且與熱交換器合併運用,將產生更令人驚喜的效果;有了熱交換器,即可回收機房的熱水再利用,連帶降低熱泵主機的耗能,這讓原本100kW的IT用電量,在特定設計條件下,有機會下滑到100 kW以下,使PUE順勢跌破1。

啟用浸沒式冷卻技術,顯而易見可達到省電功效,但林岳宏認為,除此之外還可為業主帶來長遠的ESG(Environmental, Social, and Corporate Governance)利益,讓企業因為碳減排、碳中和的實踐,贏得國際社會的認同,搖身變為更具優勢的供應鏈成員,締造難以用數字衡量的龐大效益。高力熱能團隊提供絕佳的單相和兩相浸沒式冷卻技術解決方案,引領大型資料中心可持續發展,實現高效節能,永續未來。

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圖說:高力熱能事業部協理林岳宏指出,企業若採用浸沒式冷卻技術,槽體結構、冷卻單元可望沿用20年不需換置,支撐好幾代伺服器CPU的迭代更新。