Η τεχνητή νοημοσύνη ανοίγει το δρόμο για μια νέα εποχή στον κλάδο της υγρής ψύξης

1. Σύγκριση και αρχές τεχνολογίας ψύξης

Υγρή ψύξη έναντι αερόψυξης
	Αερόψυξη	Υγρή ψύξη
Μέσο ανταλλαγής θερμότητας	Αέρας	Υγρό
Στοιχεία οδήγησης	Ανεμιστήρας	Αφαιρέστε τους ανεμιστήρες
Ικανότητα απαγωγής θερμότητας	Γενική ικανότητα απαγωγής θερμότητας	Καλή απαγωγή θερμότητας
Εξοικονόμηση ενέργειας και μείωση κατανάλωσης	Τιμή PUE μικρότερη από 2	Τιμή PUE εντός 1.2
Θόρυβος	Υψηλός θόρυβος	Αφαιρέστε τους ανεμιστήρες, χαμηλό θόρυβο
Κόστος κατασκευής	Τα ντουλάπια μπορούν να τοποθετηθούν μόνο σε χαμηλή πυκνότητα και τα ντουλάπια καταλαμβάνουν μεγάλη περιοχή της αίθουσας υπολογιστών, απαιτώντας παραδοσιακό κλιματισμό ακριβείας και σχεδιασμό ζεστού και κρύου καναλιού	Μπορεί να φέρει σχεδιασμό διάταξης ντουλαπιού υψηλής πυκνότητας, να μειώσει την κατειλημμένη περιοχή του δωματίου υπολογιστών, χαμηλό PUE σημαίνει μικρότερη κλίμακα υποδομής παροχής ρεύματος, διανομής και εφεδρικής υποστήριξης
Επιλογή τόπου	Υψηλές απαιτήσεις για περιβαλλοντικό κλίμα και συντελεστές ισχύος	Δεν περιορίζεται από τις πολιτικές για την ποιότητα του αέρα, το κλίμα και την ενέργεια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλο τον κόσμο

1.1 Τεχνολογία Air Cooling

Διάγραμμα αρχών συστήματος ψύξης αέρα

Τεχνολογία αερόψυξης είναι η κύρια τεχνολογία ψύξης στα κέντρα δεδομένων. Η αρχή της απαγωγής θερμότητας των αερόψυκτων καλοριφέρ είναι να μεταφέρουν τη θερμότητα που παράγεται από το αντικείμενο που παράγει θερμότητα στην ψύκτρα με μεγαλύτερη χωρητικότητα θερμότητας και περιοχή απαγωγής θερμότητας μέσω της μεταλλικής ψύκτρας που βρίσκεται σε στενή επαφή με το αντικείμενο παραγωγής θερμότητας ( για υπολογιστές, είναι η CPU, η GPU και άλλα τσιπ ημιαγωγών) και στη συνέχεια χρησιμοποιήστε το αποτέλεσμα εκτροπής του ανεμιστήρα για να κάνετε τον αέρα να περάσει γρήγορα από την επιφάνεια της ψύκτρας, επιτάχυνση της μεταφοράς θερμότητας μεταξύ της ψύκτρας και του αέρα, δηλαδή της εξαναγκασμένης μεταφοράς θερμότητας.

1.2 Τεχνολογία υγρής ψύξης

Σύγκριση Τριών Τεχνολογιών Υγρής Ψύξης
	Τύπος κρύας πλάκας	Τύπος βύθισης	Τύπος σπρέι
Κόστος	Η ψυχρή πλάκα απαιτεί πολλές προδιαγραφές, οι περισσότερες από τις οποίες πρέπει να προσαρμοστούν ξεχωριστά και το κόστος είναι σχετικά υψηλό	Χρησιμοποιεί περισσότερο ψυκτικό, με μεσαίο κόστος	Τροποποιώντας παλιούς διακομιστές και ντουλάπια για να προσθέσετε τις απαραίτητες συσκευές, το κόστος είναι σχετικά χαμηλό
Συντήρηση	Άριστη	Φτωχό	Μέτριας Δυσκολίας
Αξιοποίηση χώρου	Ψηλά	Μέτριας Δυσκολίας	Υψιστος
Συμβατότητα	Χωρίς άμεση επαφή με τη μητρική πλακέτα και τη μονάδα τσιπ, η συμβατότητα υλικού είναι ισχυρή	Άμεση επαφή, κακή συμβατότητα υλικού	Άμεση επαφή, κακή συμβατότητα υλικού
Ευκολία εγκατάστασης	Δεν αλλάζει την αρχική μορφή του διακομιστή και διατηρεί την υπάρχουσα μητρική πλακέτα διακομιστή, η οποία είναι εύκολη στην εγκατάσταση	Αλλάζει την αρχική δομή της μητρικής πλακέτας διακομιστή, χρειάζεται επανεγκατάσταση	Δεν αλλάζει την αρχική μορφή της μητρικής πλακέτας διακομιστή, εύκολη εγκατάσταση
Ανακυκλωσιμότητα	Χρησιμοποιεί κυκλοφορία βρόχου διπλού κυκλώματος για να επιτύχει δευτερεύουσα χρήση του ψυκτικού και να μειώσει το λειτουργικό κόστος	Κυκλοφορεί μέσω συσκευών ψύξης εξωτερικού χώρου για μείωση του λειτουργικού κόστους	Χρησιμοποιήστε μια αντλία κυκλοφορίας για να επιτύχετε επαναχρησιμοποίηση πόρων και να μειώσετε το λειτουργικό κόστος

Τεχνολογίες υγρής ψύξης περιλαμβάνουν τύπους ψυχρής πλάκας, εμβάπτισης και ψεκασμού. Μεταξύ αυτών, η τεχνολογία υγρής ψύξης ψυχρής πλάκας έχει ισχυρά πλεονεκτήματα εφαρμογής στη συντηρησιμότητα, τη χρήση χώρου και τη συμβατότητα. αλλά από πλευράς κόστους, λόγω της εξατομικευμένης συσκευής ψυχρής πλάκας, το κόστος εφαρμογής της τεχνολογίας είναι σχετικά υψηλό. Η τεχνολογία ψεκασμού υγρού ψύξης μειώνει σημαντικά το κόστος κατασκευής της υποδομής των κέντρων δεδομένων μεταμορφώνοντας παλιούς διακομιστές και ντουλάπια. Σε σύγκριση με τις άλλες δύο τεχνολογίες, παρόλο που η τεχνολογία εμβάπτισης έχει μικρότερη συντηρησιμότητα και συμβατότητα, έχει καλύτερη απόδοση στη χρήση του χώρου και την ανακύκλωση, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας στα κέντρα δεδομένων.

Αρχικό Διάγραμμα Συστήματος Ψύξης Ψύξης Ψυχρής Πλάκας

Η υγρή ψύξη ψυχρής πλάκας είναι μια τεχνολογία υγρής ψύξης χωρίς επαφή. Αυτή η τεχνολογία μεταφέρει έμμεσα τη θερμότητα της συσκευής θέρμανσης στο ψυκτικό υγρό που περικλείεται στον αγωγό κυκλοφορίας μέσω της πλάκας ψύξης υγρού (συνήθως μια κλειστή κοιλότητα από μέταλλα που αγώγουν τη θερμότητα όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο) και αφαιρεί τη θερμότητα μέσω της ψύξης υγρό. Το σύστημα ψύξης υγρού ψυχρής πλάκας αποτελείται κυρίως από έναν πύργο ψύξης, CDU, κύριους και δευτερεύοντες πλευρικούς αγωγούς ψύξης υγρού, ψυκτικό μέσο και θάλαμο υγρής ψύξης. ο θάλαμος ψύξης υγρού περιέχει μια πλάκα ψύξης υγρού, αγωγούς ψύξης υγρού στον εξοπλισμό, συνδέσμους υγρών και διανομείς υγρών.

Αρχή απαγωγής θερμότητας ψύξης υγρού ψυχρής πλάκας:
1.Η πλάκα υγρής ψύξης είναι συνδεδεμένη με το τσιπ.
2. Η θερμότητα του εξοπλισμού του τσιπ μεταφέρεται στην πλάκα ψύξης υγρού μέσω αγωγιμότητας θερμότητας και το ρευστό εργασίας εισέρχεται στην ψυχρή πλάκα κάτω από την κίνηση της αντλίας κυκλοφορίας CDU και στη συνέχεια απορροφά θερμότητα στην πλάκα ψύξης υγρού μέσω βελτιωμένης ανταλλαγής θερμότητας συναγωγής .

Αρχικό Διάγραμμα Μονοφασικού Συστήματος Ψύξης Υγρής Εμβάπτισης

Η ψύξη υγρού εμβάπτισης είναι μια τεχνολογία υγρής ψύξης επαφής. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί ψυκτικό ως μέσο μεταφοράς θερμότητας, βυθίζει πλήρως τη συσκευή παραγωγής θερμότητας στο ψυκτικό και η συσκευή παραγωγής θερμότητας βρίσκεται σε άμεση επαφή με το ψυκτικό και εκτελεί ανταλλαγή θερμότητας. Η εξωτερική πλευρά του συστήματος ψύξης υγρού εμβάπτισης περιλαμβάνει έναν πύργο ψύξης, ένα κύριο πλευρικό δίκτυο σωλήνων και ένα κύριο πλευρικό ψυκτικό υγρό. η εσωτερική πλευρά περιλαμβάνει ένα CDU, μια κοιλότητα εμβάπτισης, εξοπλισμό πληροφορικής, ένα δευτερεύον πλευρικό δίκτυο σωλήνων και ένα δευτερεύον πλευρικό ψυκτικό. Κατά τη χρήση, ο εξοπλισμός πληροφορικής είναι πλήρως βυθισμένος στο δευτερεύον πλευρικό ψυκτικό, επομένως το δευτερεύον πλευρικό ψυκτικό πρέπει να χρησιμοποιεί ένα μη αγώγιμο υγρό, όπως ορυκτέλαιο, λάδι σιλικόνης, φθοριούχο υγρό κ.λπ. φάση κατά τη διαδικασία ανταλλαγής θερμότητας, μπορεί να χωριστεί σε μονοφασική υγρή ψύξη εμβάπτισης και υγρή ψύξη εμβάπτισης δύο φάσεων.

Μεταξύ αυτών, το δευτερεύον πλευρικό ψυκτικό της τεχνολογίας υγρής ψύξης με εμβάπτιση μιας φάσης καθώς το μέσο μεταφοράς θερμότητας υφίσταται μόνο αλλαγές θερμοκρασίας κατά τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας και δεν υπάρχει αλλαγή φάσης. Η διαδικασία βασίζεται πλήρως στην αισθητή αλλαγή θερμότητας του υλικού για τη μεταφορά θερμότητας.

Σύστημα Υγρής Ψύξης Διφασικής Εμβάπτισης

Στη διφασική υγρή ψύξη εμβάπτισης, το δευτερεύον ψυκτικό, το οποίο χρησιμεύει ως μέσο μεταφοράς θερμότητας, υφίσταται αλλαγή φάσης κατά τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας και μεταφέρει θερμότητα βασιζόμενος στη λανθάνουσα αλλαγή θερμότητας της ουσίας. Η διαδρομή μεταφοράς θερμότητας του είναι βασικά η ίδια με αυτή της μονοφασικής υγρής ψύξης εμβάπτισης. Η κύρια διαφορά είναι ότι το δευτερεύον ψυκτικό κυκλοφορεί μόνο μέσα στην κοιλότητα εμβάπτισης και το πάνω μέρος της κοιλότητας εμβάπτισης είναι μια αέρια περιοχή και το κάτω μέρος είναι μια περιοχή υγρού: ο εξοπλισμός πληροφορικής είναι πλήρως βυθισμένος στο υγρό ψυκτικό χαμηλού σημείου βρασμού. και το υγρό ψυκτικό απορροφά τη θερμότητα του εξοπλισμού και βράζει. Το αέριο ψυκτικό υψηλής θερμοκρασίας που παράγεται από την εξάτμιση θα συγκεντρωθεί σταδιακά στην κορυφή της κοιλότητας εμβάπτισης λόγω της χαμηλής πυκνότητάς του και θα συμπυκνωθεί σε υγρό ψυκτικό χαμηλής θερμοκρασίας μετά την ανταλλαγή θερμότητας με τον συμπυκνωτή που είναι εγκατεστημένος στην κορυφή και στη συνέχεια θα ρέει πίσω στο ο πυθμένας της κοιλότητας υπό τη δράση της βαρύτητας για να επιτευχθεί απαγωγή θερμότητας του εξοπλισμού πληροφορικής.

Αρχικό διάγραμμα του συστήματος ψεκασμού υγρού ψύξης

Η ψύξη με υγρό ψεκασμού είναι μια μορφή υγρής ψύξης που ψεκάζει με ακρίβεια σε συσκευές επιπέδου τσιπ και ψεκάζει απευθείας το ψυκτικό σε συσκευές παραγωγής θερμότητας ή στοιχεία αγωγιμότητας θερμότητας που συνδέονται με αυτές με τη βαρύτητα ή την πίεση του συστήματος. Είναι ένα σύστημα ψύξης υγρού άμεσης επαφής. Το σύστημα ψύξης υγρού ψεκασμού αποτελείται κυρίως από έναν πύργο ψύξης, CDU, πρωτογενείς και δευτερεύοντες αγωγούς ψύξης υγρού, ψυκτικό μέσο και θάλαμο ψύξης υγρού ψεκασμού. ο θάλαμος ψύξης ψεκαστικού υγρού περιλαμβάνει συνήθως ένα σύστημα σωληνώσεων, ένα σύστημα διανομής υγρών, μια μονάδα ψεκασμού, ένα σύστημα επιστροφής υγρού κ.λπ.

Αρχή του συστήματος ψεκασμού υγρού ψεκασμού: το ψυκτικό που ψύχεται στη μονάδα ψυχρής διανομής αντλείται στο εσωτερικό του θαλάμου ψεκασμού μέσω του αγωγού. μετά την είσοδο στο ερμάριο, το ψυκτικό εισέρχεται απευθείας στη συσκευή διανομής υγρού που αντιστοιχεί στον διακομιστή μέσω του διανομέα υγρού ή το ψυκτικό μεταφέρεται στη δεξαμενή εισόδου υγρού για να παρέχει μια σταθερή ποσότητα βαρυτικής δυναμικής ενέργειας για να ωθήσει το ψυκτικό να ψεκάσει μέσω του υγρού συσκευή διανομής? το ψυκτικό υγρό ψεκάζεται και ψύχεται μέσω της συσκευής παραγωγής θερμότητας στον εξοπλισμό πληροφορικής ή του θερμοαγώγιμου υλικού που είναι συνδεδεμένο σε αυτόν· το θερμαινόμενο ψυκτικό θα συλλεχθεί μέσω της δεξαμενής επιστροφής και θα αντληθεί στη μονάδα ψυχρής διανομής για τον επόμενο κύκλο ψύξης.

1.3 Εξέλιξη των μεθόδων ψύξης στο Rack Power

Διάγραμμα Εξέλιξης Μεθόδων Ψύξης

Η ισχύς ενός μεμονωμένου ντουλαπιού υπερβαίνει το όριο της ψύξης με αέρα και η υγρή ψύξη είναι η γενική τάση. Σύμφωνα με τη λευκή βίβλο της τεχνολογίας Vertiv, η ψύξη με αέρα είναι γενικά κατάλληλη για πυκνότητες ισχύος κάτω από 20 kW/ντουλάπι και η υγρή ψύξη έχει προφανή πλεονεκτήματα πάνω από 20 kW. Χωρίς να λαμβάνονται υπόψη παράγοντες όπως οι μονάδες ισχύος και οι μονάδες δικτύου, υποθέτοντας ότι 6 διακομιστές εκπαίδευσης AI μπορούν να τοποθετηθούν σε ένα μόνο rack, η εκτιμώμενη ισχύς ενός μεμονωμένου rack μπορεί να φτάσει τα 37.8 kW (2 CPU με κατανάλωση ενέργειας 700w και 8 GPU με κατανάλωση ισχύος 5600w); Λαμβάνοντας υπόψη τη διάχυση θερμότητας άλλων μονάδων στο ερμάριο, η πραγματική ισχύς ενός μεμονωμένου ντουλαπιού θα είναι υψηλότερη. Για καμπίνες διακομιστών εκπαίδευσης και συμπερασμάτων τεχνητής νοημοσύνης, η ισχύς ενός μεμονωμένου θαλάμου έχει υπερβεί το εύρος πυκνότητας ισχύος που μπορεί να καλύψει η ψύξη αέρα και η ψύξη υγρού έχει γίνει μια γενική τάση.

2. Διάγραμμα Εξέλιξης Μεθόδων Ψύξης

2.1 Surge ισχύος chip: Η στροφή στην εποχή της υγρής ψύξης

Σε σύγκριση με την ψύξη με αέρα, η υγρή ψύξη έχει περισσότερα πλεονεκτήματα στην απαγωγή θερμότητας, στην κατανάλωση ενέργειας, στον θόρυβο και στο κόστος συντήρησης. Η θερμοχωρητικότητα του νερού είναι 4000 φορές μεγαλύτερη από αυτή του αέρα και η θερμική αγωγιμότητα είναι 25 φορές εκείνη του αέρα. Με τον ίδιο ρυθμό ροής, μπορεί να μειώσει πιο αποτελεσματικά τη θερμοκρασία του τσιπ. Ταυτόχρονα, η τεχνολογία υγρής ψύξης μπορεί να καλύψει ομοιόμορφα την επιφάνεια του τσιπ και να βελτιώσει τη σταθερότητα του συστήματος. Το σύστημα υγρής ψύξης χρειάζεται μόνο χαμηλή ταχύτητα ανεμιστήρα για να διατηρήσει την απαγωγή της θερμότητας, επομένως ο θόρυβος μπορεί να μειωθεί περισσότερο από 60% σε σύγκριση με την ψύξη με αέρα κατά τη λειτουργία. Επιπλέον, η έλλειψη εύκολα φθαρμένων εξαρτημάτων κάνει το σύστημα υγρής ψύξης να έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

Η υγρή ψύξη θα αντικαταστήσει την ψύξη με αέρα ως την καλύτερη επιλογή. Η ισχύς ενός μεμονωμένου ντουλαπιού για ψύξη αέρα είναι 0-30kw και η ισχύς ενός μόνο ντουλαπιού για ψύξη υγρού είναι 30-200kw, εκ των οποίων η ψυχρή πλάκα είναι 30-80kw και η βύθιση είναι 80-200kw. Στο συνέδριο GTC του 2024, η NVIDIA κυκλοφόρησε το ντουλάπι NVL72 με ισχύ 120 kw. Με τη συνεχή ανοδική τάση της ισχύος ενός μόνο ντουλαπιού, η ψύξη αέρα σταδιακά απέτυχε να καλύψει τις απαιτήσεις απαγωγής θερμότητας και η ψύξη υγρού θα γίνει η κύρια τάση.

2.2 Τρία κινητήρια δύναμη: Η άνοδος των διακομιστών AI κάνει τις λύσεις υγρής ψύξης πιο αποδοτικές από πλευράς κόστους

Η ζήτηση υπολογιστικής ισχύος AI οδηγεί τις συνολικές αποστολές στην αγορά διακομιστών. Από το 2019, οι αποστολές διακομιστών της χώρας μου διατήρησαν μια σταθερή ανοδική τάση και αναμένεται να φτάσουν τα 4.55 εκατομμύρια μονάδες το 2024, σημειώνοντας αύξηση 1.3% από έτος σε έτος. Αν και οι παγκόσμιες αποστολές θα μειωθούν το 2023 λόγω της διείσδυσης διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης υψηλού κόστους και της αναβολής των γενικών ενημερώσεων διακομιστών, η ταχεία ανάπτυξη της αγοράς διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης αναμένεται να οδηγήσει τις συνολικές αποστολές της αγοράς, οι οποίες αναμένεται να φτάσουν τα 13.654 εκατομμύρια μονάδες σε 2024, αύξηση 19.8% από έτος σε έτος.

Το ποσοστό των αποστολών διακομιστών AI αυξάνεται χρόνο με το χρόνο και οι προοπτικές της αγοράς για διακομιστές υγρόψυκτους είναι ελπιδοφόρες. Το 2023, οι παγκόσμιες αποστολές διακομιστών AI αντιστοιχούσαν στο 10.4% και το εγχώριο μερίδιο ήταν 7.9%, διατηρώντας σταθερή ανάπτυξη από το 2020. Αναμένεται ότι το παγκόσμιο μερίδιο διακομιστή AI θα αυξηθεί στο 15% το 2026. Σύμφωνα με την IDC, οι αποστολές διακομιστών υγρόψυκτου της χώρας το 2023 θα είναι 161,000 μονάδες, αντιπροσωπεύοντας το 45% των αποστολών της αγοράς διακομιστών AI. Με τη διάδοση και την ανάπτυξη κέντρων δεδομένων υγρόψυκτου και την υποστήριξη των εθνικών πολιτικών, οι αποστολές διακομιστών αναμένεται να συνεχίσουν να αυξάνονται.

3. Τοπίο της αλυσίδας αγοράς και βιομηχανίας υγρής ψύξης

3.1 Η ταχεία ανάπτυξη στον κλάδο αποθήκευσης ενέργειας οδηγεί σε αυξημένη ζήτηση για συστήματα θερμικού ελέγχου

Η ταχεία ανάπτυξη της παγκόσμιας αγοράς αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας είναι η κύρια πηγή ζήτησης για έλεγχο θερμοκρασίας, ειδικά για έλεγχο θερμοκρασίας υγρής ψύξης. Όσον αφορά την αποθήκευση μεγάλης κλίμακας στην εγχώρια αγορά, με βάση την προσδοκία ετήσιας εγκατεστημένης ισχύος νέας παραγωγής ενέργειας, καθώς και την αύξηση του μέσου ρυθμού διαμόρφωσης αποθήκευσης ενέργειας και του χρόνου διαμόρφωσης νέων έργων, εκτιμούμε ότι από το 2023 έως Το 2025, η νέα εγκατεστημένη ισχύς οικιακής αποθήκευσης ενέργειας προμετρητή θα φτάσει τα 31, 52 και 83 GW αντίστοιχα.

Όσον αφορά την αποθήκευση της παγκόσμιας αγοράς, λαμβάνοντας υπόψη την κατάσταση κατασκευής της αποθήκευσης ενέργειας και τις κατασκευαστικές ανάγκες μεγάλων αγορών όπως η Κίνα, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ευρωπαϊκή Ένωση, η Αυστραλία και η Ιαπωνία, εκτιμούμε ότι από το 2023 έως το 2025, το παγκόσμιο νέο εγκατεστημένο Η χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας πριν από τον μετρητή θα φτάσει τα 90GW, 143GW και 212GW, αντίστοιχα.

Όσον αφορά την αποθήκευση της παγκόσμιας αγοράς, λαμβάνοντας υπόψη την κατάσταση κατασκευής της αποθήκευσης ενέργειας και τις κατασκευαστικές ανάγκες μεγάλων αγορών όπως η Κίνα, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ευρωπαϊκή Ένωση, η Αυστραλία και η Ιαπωνία, εκτιμούμε ότι από το 2023 έως το 2025, το παγκόσμιο νέο εγκατεστημένο Η χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας πριν από τον μετρητή θα φτάσει τα 90GW, 143GW και 212GW, αντίστοιχα.