向可持续的数据中心转型：借助浸没式液冷技术减少碳足迹

引言

数据中心会产生大量碳足迹。随着对此类任务关键型设施的需求持续走高，当前的发展轨迹会导致数据中心的能耗和温室气体排放与日俱增，而温室气体排放又会导致极端天气并危害地球健康。社会公众和行业越来越迫切地需要降低各类业务对环境的影响——可持续发展已进入企业视野，再加上减少碳足迹的监管要求及其成本影响，可持续性已经成为热点话题。

经济和监管压力都在促使数据中心寻求传统设施设计的替代方法。在这样的背景下，数据中心的所有者和运营者开始转向浸没式液冷技术，以降低能耗，并在推动可持续性发面发力。

转型的市场推动力

在推进数据中心可持续性的解决方案上，有两大主要推动力：数据中心能耗和可持续发展在企业议程中的地位。

数据中心能耗

目前，全球数据中心的能耗约占全球用电总量的 1.5 - 2%¹。一些模型显示，数据中心的能耗只会继续上升，在未来十年内将达到全球用电量的 13%²。由于几十台服务器堆叠在一起会大量发热，高达 40% 的数据中心能耗都是用于冷却³。此外，随着处理器功率密度不断提高，服务器平台风冷散热的效果即将达到极限。

这样的能源消耗不禁令人忧心，但如果消耗的电力来自风能或太阳能发电厂，则情况可能有所缓解。然而事实是，全球 60% 以上的电力仍然来自火电⁴，而用于支持云计算的技术基础设施和数据服务器的碳排放已经超过了新冠疫情之前的空运碳排放⁵，这充分说明了数据中心对环境影响的严峻形势。

可持续发展已提上企业议程

鉴于可持续发展的全球性趋势、对环境负责的经营方式本身对于企业的价值，以及持续出台的政府规章，可持续发展已经成为许多企业议程上的重要事项。一些客户甚至不会考虑与未采取行动减少环境影响的公司合作。

可持续发展也是数据中心领域的关注焦点。人们越来越意识到运营方式对环境的影响，包括数据中心的总能耗、实际用于计算工作的能耗以及浪费了多少电能。目前，四分之三的数据中心正在考虑把可持续性作为让自己脱颖而出的重要竞争力。

症结所在

为了满足业务需求，数据中心正在采用更强大的计算资源，这会带来更高的能耗并迅速扩大企业和机构的碳足迹。对于网络互联设备越来越高的依赖性也可能会增加数据中心耗电量，对环境产生重大影响。IDC 预计，到 2025 年，每分钟会有 152,000 台新设备连接到互联网，届时全球联网设备总量将达到 800 亿台⁸，这意味着会有海量数据在数据中心流转。

即使意识到这种能耗挑战严峻性的数据中心也很难扭转乾坤。近十年来，一般数据中心的电源使用效率 (PUE) 一直徘徊在 1.6 左右⁹，难以突破瓶颈。

电力需求增加的原因：
 

• 高能耗的处理器
• 物联网 （IoT）
• 人工智能 （AI）
• 流媒体娱乐
• 边缘部署
• 5G 移动网络

解决方案

在能耗问题上，运营者可以采取多项措施打造绿色数据中心。事实上，不少运营者已经在采取这些措施。安装更节能的 UPS、服务器和配电单元 (PDU) 就是良好的开端。然而，由于数据中心 40% 以上的能耗是用于冷却¹⁰，因此，从这方面入手优化数据中心能耗将更有成效。

浸没式液冷技术比风冷更加高效，已成为应对上述挑战的主流技术之一。风冷只能捕获服务器产生的 30% 的热量。而在浸没式冷却系统中，由于液体在所有组件周围循环流动，因此可 100% 捕获服务器散发的热量，使其更加高效、经济。

“不少人已经达成共识，未来将是浸没式冷却的天下。”

——Marc Bhuyan，谷歌机器学习基础设施项目经理¹¹

浸没式液冷技术的优势

浸没式液冷技术为数据中心提供了一套整合的冷却生态系统，既可提高可持续性，又能降低成本。

• 可持续性

数据中心要实现环境可持续性，首先需要了解能耗用于哪些方面，以及电力有多少用于基础设施、多少用于服务器负载。下一步，减少环境影响就是要想办法降低电力需求并回收废热。

拆除服务器内的风扇可将能耗负载降低 10-15%。基本上，要求 1,000 千瓦功率的计算量在采用浸没式冷却系统后只需 900 千瓦的功率，因为浸没式冷却系统运行的能耗还不到风冷系统的百分之一。而且，这还不包括停用现有冷却基础设施所节省的电力。

用水也是传统风冷数据中心不可持续的一大重要因素，原因有二：间接原因是发电， 直接原因是用于冷却的冷冻水。2018 年， 仅美国的数据中心就消耗了 5.1 3 × 1 0 ⁸ 立方米的水¹²。采用浸没式冷却的数据中心之所以能显著减少用水量，是因为系统本身的电力需求较低，并且能用无需冷水机组的水来冷却高密度机架。

• 成本降低

浸没式冷却还可降低数据中心在整个生命周期内的成本，包括数据中心的建设和生命周期结束时的处置。浸没式冷却系统有利于在紧凑的空间内安装更多服务器，从而缩小数据中心的占用空间。这反过来又减少了建材的用量，加上由于负载降低，所需的开关设备、电缆和小型备用发电机等设备数量也随之减少，或是尺寸有所缩小。因此，除了降低数据中心的电力需求外，浸没式冷却系统还可减少资本支出和运营支出。

浸没式冷却系统可降低成本
 

• 大容量的浸没式冷却系统可在确保算力的前提下降低数据中心的空间需求和建设成本
• 可免去风冷基础设施及其相关的运维费用
• 拆除服务器风扇和高能耗的制冷基础设施可将用于冷却的能耗降低高达 90%

GRC + 英特尔：浸没式液冷技术

浸没式液冷技术的另一大优势就是其可扩展性。您完全可以从数据中心的部分服务器或是边缘数据中心等小规模部署开始。在各类液冷技术中，单相浸没式液冷能够提供出色的能效表现。其突出的能效还有利于缩小数据中心基础设施规模，甚至不再需要其他基础设施，从而大幅减少能耗需求。

浸没式冷却系统中使用的服务器与风冷系统相同，只是做了些许改动，例如拆除了风扇。生态系统中的提供商正在通力合作，不断改进设计并提升浸没式冷却技术。此外，英特尔还在与 GRC 合作，优化面向基于英特尔® 处理器的服务器浸液适用性和性能表现。此合作旨在确保数据中心能够确信这些新推出市场的浸液配方符合安全、材料适用性和散热性能标准。

GRC 和英特尔也希望能够持续改善生态系统。随着包括云计算和电信等在内的前沿行业采用液冷解决方案，英特尔在设计芯片时也会考虑浸没式冷却技术的要求，重新考量散热片等元件。GRC 也在不断创新储罐设计，持续优化组件并提升可维护性，以满足各行业客户不断变化的需求。

比较各类液冷解决方案

计算需求持续上升推动着数据中心容量需求和能耗的增长。由于浸没式冷却系统可以大幅降低数据中心对环境的影响，数据中心纷纷引入液冷技术来促进可持续发展并减少碳足迹。

英特尔和 GRC 齐心协力支持生态系统，共同开发解决方案，在支持更强算力的同时促进可持续发展。欢迎联系我们，了解更多信息并开启您的绿色数据中心之旅。