“热”数据的“冷”选择

来源：火狐娱乐app    发布时间：2024-06-16 13:33:36

  随着人工智能、物联网、高性能计算、大数据分析等应用的增加，数据中心正成为新一轮投资和建设的热点。作为“产热大户”，数据中心的散热需求也慢慢变得迫切。

  近日，北京海兰信数据科技股份有限公司（以下简称海兰信）举行“海底数据中心（UDC）阶段性测试发布会”，宣布中国首个海底数据舱完成阶段性测试。测试报告数据显示，样机能源使用效率（PUE）值为1.076，同时对海洋环境友好。有媒体称，这标志中国大数据中心走进海洋时代。

  “它（海兰信海底数据舱的PUE值）是比较靠前的，肯定排在第一梯队。”清华大学教授李震告诉《中国科学报》，“目前PUE值低于1.1都算非常好的。”

  服务器非常怕热，尤其是大量服务器聚集在一起的时候，产生的热量必须要及时疏散。有统计数字显示，一个数据中心每年的电力成本中，有41%都是用于制冷，一旦数据中心由于散热问题出现运行故障，后果不堪设想。

  因此，怎么来降低服务器的成本，成了各大IT公司一定要要考虑的问题。为降低数据中心PUE值，业界采取了多种方式，有的选择建在深山溶洞、有的选择建在高纬度地区。

  2018年6月1日，微软就将一个长约12米、直径接近3米的圆柱形数据中心，沉入苏格兰东北部的奥克尼群岛海底。这个装置包裹着 864 台服务器，可以存储 27.6PB 的数据。

  海兰信的选择和微软一样，将数据中心沉入海底。因为将服务器放在水中后，可通过水散热性良好的特点，帮助服务器更好地散热。

  海兰信的海底数据中心由岸站、海底光电复合缆、海底分电站及海底数据舱组成。岸站通过复合海缆向海底分电站输电，海底分电站进行高压变电并实现智能化的设备配电，将产生的热量通过冷却系统散入海水中。数据舱中的IT设备通过海底光电复合缆与岸站联通，接入互联网，进而实现数据的多种应用。

  海底数据中心整体的结构为罐体结构（数据舱），电气设备、冷却系统均布置在罐体内部，罐内充满惰性气体。罐体顶部为海水冷却系统，最重要的包含海水泵和过滤系统。冷却系统利用管道将海水和热管系统将服务器的热量带走，然后排回大海，与周围水流融合冷却。

  该公司称，每个数据舱设计值为490千瓦的IT负载，可以容纳14个机柜，每个机柜负载35千瓦，相比传统陆上数据中心功率密度提高5至7倍。

  海兰信集团副总裁徐坦说：“数据分析进一步证明了海底数据中心的综合优势，包括低能耗、低建设成本、省地、无需消耗淡水、低时延、高可靠性以及模块化生产，可快速部署。”

  清华大学传热与能源利用北京重点实验室发布的《海兰信海底数据中心能效测试报告》显示，海底数据中心以海水为自然冷源，基于分离式热管可实现在南方沿海高热地区数据中心的高效冷却。经小试样机实际入海运行测试，在海水温度不高于25℃时，可维持舱体环境和温度低于35℃，满足服务器运行要求。经小试样机实际入海运行测试，海底数据中心PUE值可达1.076，达到世界先进数据中心能效水平。

  青岛环海海洋工程勘测考察研究院出具的《海底数据中心海洋生态环境影响评估报告》认为，样机对测试海域的海洋生态环境友好，出水口最高温升仅2℃，且影响区域仅为设备周边，基本不会对海区内海洋生物产生负面影响。

  “PUE值并非科学研究所用的严谨指标，但这个行业里都在用，我们也就使用这一指标来衡量数据中心的能效水平。”李震解释说，“PUE指能源使用效率，是人们投入数据中心的所有电能和消耗在IT设备上电能的比值。PUE的理想值是1，PUE值越大，代表其能效越差，需要有更多电量投到额外的、不得不用的地方。”

  数据中心运行会产生大量热，常常要用空调系统来冷却、通风和除湿。此外，还要有变压器、配电系统、UPS等辅助设施，这些设备要消耗大量电能。为节能减排，不少企业选择低温度的环境部署数据中心，以减少机械制冷的损耗。

  互联网数据中心发布的《2019中国企业绿色计算与可持续发展研究报告》显示，中国企业数据中心能源使用效率值有明显改善，PUE值大于2.0的中国企业从2012年的34.6%下降到2019年的2%，但依然有85%的受访企业数据中心的能源使用效率在1.5至2.0之间。

  “目前数据中心的PUE值大多为1.3~1.5之间，海兰信的海底数据舱PUE值为1.076，意思是投入1.076度电中，有0.076度消耗在辅助设备上。相比而言，这是个很低的数字。”李震说。

  针对海底数据舱影响环境的问题，中国工程院院士、中国海洋大学副校长李华军表示并未专门进行过研究，但“局部影响肯定会有”。

  “实际上，任何海洋工程或设施装置对环境都有影响。”李华军说，“只不过从目前公布的数据看，海底数据舱的影响是局部的，人们也不会在海底部署太多这样的数据舱，因此不会有太大的影响。”

  去年，在全球抗击新型冠状病毒肺炎疫情的背景下，数字化的经济加速发展，数据中心建设也被中央正式列入新基建战略。业内人士指出，数据中心既是新基建的重要组成部分，又是“新基建的基础设施”。随着5G、工业互联网、人工智能等为代表的数字技术融合发展，数据中心会更广泛地带动企业、资本等各方面的投入。

  赛迪发布的《中国“新基建”发展研究报告》称，到2025年，数据中心将占全球能耗的最大份额，高达33%。据统计，我国数据中心耗电量已连续8年以超过12%的速度增长。2018年我国三峡发电量、上海市用电量、数据中心总用电量分别为1016亿、1567亿、1609亿千瓦时。其中数据中心总用电量已超过上海市，相当于1.6个三峡发电站。《绿色数据中心白皮书》估计，2020年我国数据中心总用电量超过2900亿千瓦时。

  去年9月，微软将两年前沉入苏格兰奥克尼群岛海底的数据舱打捞上来。经过研究人员评估，其各方面的性能要优于传统的数据中心，并且在水中的故障率是在陆地的八分之一。微软认为，更高的可靠性可能与数据中心没有人类干扰、没有氧气被泵入有关。

  微软海底数据舱项目负责人Ben Cutler 表示，虽然服务器维修时要将数据舱升到海面上进行，比陆地上困难得多，但超低的故障率表明将数据中心沉入海底是可行的，而且是环保、经济的解决方案。

  “数据中心故障中，有70%是人的因素引起。海底数据舱恒温、恒湿、恒压、无氧、无尘，无人鼠侵害，避免了诱发因素。”徐坦说，“此外，海兰信采取完善的监控系统以保障数据中心的安全运行，包括海底网监控系统、水下自主航行器、海面无人艇巡逻系统、海岸雷达监控系统，以及低空超轻型无人机系统等。”

  由于经济发展地域性特点，我国数据中心需求大多分布在在东部、南部沿海城市群地带，其地理上多处于中低纬度区域，年平均气温相比来说较高，不利于数据中心自然散热，因此发展海洋水下数据舱、海底数据中心具有较大的潜在商业价值。

  “利用外部空气冷却、水循环等自然冷却是发展趋势。但采用什么冷却计划方案，要考虑数据中心的规模、地理位置、环保要求等多种因素，采用新技术实现精准冷却，节能减排。”李震说，“海底数据中心技术的发展为这个行业的发展提供了一种新的可能。我国幅员辽阔，自然条件和经济发展状况差别较大，公司能够根据自己的具体情况做出选择。”