近年來，隨著數(shù)據(jù)中心功率密度的不斷提高，傳統(tǒng)的服務器風冷降溫模式帶來的三個問題逐漸凸顯出來：一是運行過程中容易出現(xiàn)局部熱點；二是運行能耗高、PUE指標低劣；三是遠期來看，限制了功率密度的進一步提高。

眾所周知，傳統(tǒng)采用風冷服務器——機房空調(diào)機的冷卻方式，有一個致命的缺陷，就是冷卻系統(tǒng)能耗高。最主要的原因是空氣與液態(tài)冷媒相比，輸送功率大和傳熱溫差大，成為妨礙功率密度提高的瓶頸。其中，前者造成風扇功耗大，后者則導致必須使用壓縮機制冷，而壓縮機功耗比自然冷卻的泵系統(tǒng)功耗高得多。

革新傳統(tǒng)，突破冷卻瓶頸

深諳數(shù)據(jù)中心服務器節(jié)能的曙光公司從2012年開始研究該領域節(jié)能創(chuàng)新技術。自啟動液冷服務器研發(fā)項目以來，經(jīng)過兩年的努力，曙光形成了服務器液冷技術和配套基礎設施技術平臺，并于2014年8月推出了第一款量產(chǎn)的間接混合冷卻式液冷服務器TC4600-LP。

曙光數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理沈衛(wèi)東認為，TC4600-LP采用液冷方式降低了能量傳輸中的熱阻，降低了傳熱溫差，可以在室外溫度高達40度時，無需壓縮機制冷實現(xiàn)自然冷卻，顯著降低PUE。理想情況下，TC4600-LP可以將PUE降低至1.2以下，甚至突破1.1 大關。

數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)刀片式服務器風扇功耗可占刀片服務器整機功耗8～10%，而曙光TC4600-LP間接混合冷卻式液冷服務器的泵功耗只占1～3%，可實現(xiàn)節(jié)能60%左右，而運行噪音可以輕易控制在45dB以下。

曙光開啟完美液冷產(chǎn)品組合

一直致力于探索高效制冷技術研究工作的曙光，將TC4600-LP設計為“液冷+風冷”的組合冷卻方式來實現(xiàn)服務器熱量的有效轉(zhuǎn)移，充分體現(xiàn)了曙光在服務器冷卻技術上面的思考。所謂間接式冷卻，即冷媒與發(fā)熱元件被導熱材料分離，不直接接觸，而是通過液冷板、液冷頭等高效熱傳導部件將被冷卻對象的熱量傳遞到冷媒中。

采用間接冷卻的液冷散熱系統(tǒng)，對原有計算機系統(tǒng)改動不大，僅需將原風冷散熱片替換為液冷散熱片（液冷頭），并將冷媒管路引出機箱即可。在間接冷卻方式中，冷媒有其自身通路，并不與電子器件直接接觸，因此要求液體管路密封性好，冷媒不泄露。該系統(tǒng)對冷媒的要求較低，多種冷媒均可實現(xiàn)其功能。

在運營費用OpEx方面，TC4600-LP配合CloudBASE GreenLC基礎設施整體方案，可以為一個500kW的中型數(shù)據(jù)中心每年節(jié)省150萬元的電費支出。同時，由于提高了功率密度，數(shù)據(jù)中心所需的機房面積則可減少20%，或者機房利用率提高20%。

在設備投資CapEx方面，與風冷版TC4600相比，雖然液冷版TC4600的成本有所提高，但配套的冷卻系統(tǒng)基礎設施的成本則有所下降，所以整個數(shù)據(jù)中心的CapEx基本不變。

在TC4600-LP系統(tǒng)總體設計方案中，1個CRU（冷卻柜）和2柜服務器機柜（共12箱，120片）組成了一個最小冷卻單元。液冷和風冷兩套系統(tǒng)的組合為服務器提供了散熱解決方案，在機柜內(nèi)部融合組成了CRU機柜，其內(nèi)部同時存在CDM模塊和CIM模塊。

據(jù)介紹，每箱TC4600-LP設計發(fā)熱量為4kW， 其中液冷系統(tǒng)解決2.7kW，風冷系統(tǒng)解決1.3kW；單CDM制冷量為10.8kW，負責左右兩個機柜內(nèi)部4個HCDU的配冷，CRU機柜內(nèi)共3個CDM模塊，解決12個刀箱配冷問題。

由于服務器發(fā)熱量中70%左右被液冷系統(tǒng)帶走，風冷系統(tǒng)的容量僅為原來的三分之一左右，利用曙光的CloudBASE C1000、C2000、C3000或C4000系列方案均可輕易解決，從而解決了TC4600-LP的整體冷卻問題。

數(shù)據(jù)中心節(jié)能領域?qū)＜?、中國?shù)據(jù)中心節(jié)能技術分會執(zhí)行副主任張廣明研究員表示，服務器液冷技術勢必將帶來服務器物理形態(tài)的變革，同時帶來數(shù)據(jù)中心建設模式的變革，從而對信息化產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生革命性的影響。從ISC14曙光浸泡式液冷服務器PHPC300的亮相，到如今TC4600-LP的發(fā)布，曙光為節(jié)能降耗帶來了變革性的創(chuàng)新，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心整體提升制冷能效。