戴尔科技智能冷却方案 提升数据中心能源有效利用率

“拉闸限电”这个在大众视野消失多年的词，这个夏天又回来了。

过去一段时间，整个长江以南地区都遭遇了前所未有的用电荒，其中以成渝地区为代表的高温更胜一筹，甚至连远在千里之外、灯火辉煌的上海外滩都受到了影响。

针对大范围的持续高温，联合国政府间气候变化专门委员会和世界气象组织均指出——未来7-22年，全球温度可能升高1.5摄氏度，高温热浪有可能延续较长时间。这不能不引起警惕，毕竟保护地球环境关乎每个人的生活与健康。

要避免高温热浪等极端天气的常态化，需要人类共同行动迅速减少温室气体排放，发展低碳清洁能源、增加碳汇、改变生活方式等等皆是有力措施，这其中的核心就是“碳排放”。

数据中心降碳

势在必行

从今年开始，“碳排放”这个词出现的频率越来越多，人们也开始从各种渠道了解到“碳排放”的价值所在。早在2020年9月，中国就明确提出了2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的目标，并陆续颁布了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》以及《2030年前碳达峰行动方案》等多份重要文件，作为国家级战略规划。

而在今年大火的“东数西算”从战略实质层面强调了能效的概念，虽然西部地区拥有强大的能源支撑，但是国家依然将“碳排放”作为衡量数据中心价值的重要标准之一。

作为“碳排放”大户，数据中心的耗电量非常惊人。国家统计局数据显示，仅在2020年，国内数据中心年耗电量为2045亿千瓦时，占全社会用电量的2.7%，超过了三峡水电站一年的发电量。而在数据中心，IT和空调制冷设备是主要能耗来源，两者通常占数据中心总能耗的85%。

换句话说，如果能通过技术手段改进数据中心特别是IT设施和制冷设备的耗电量、降低整体PUE（电源使用效率，Power Usage Effectiveness），就可以节省大量能源，对社会的节能事业大有裨益。

因此各地陆续出台针对数据中心能耗的要求和管理办法，比如去年，北京、上海、深圳等一线城市就要求新建数据中心能耗值PUE不高于1.3，虽然这个数字看起来并不突出，但要知道在IDC三年前发布的《2019中国企业绿色计算与可持续发展研究报告》中，依然有85%的受访企业数据中心能源使用效率处于1.5-2.0之间——这也意味着数据中心降低PUE的道路并不平坦。

其中关键在于如何有效降低IT基础设施的耗电量，如何提升其利用效率和散热效果，而这对于IT基础设施服务商提出了更高要求。对此，戴尔科技集团也给出了自己的答案——包括风冷、液冷在内的多形态智能冷却方案，以及OpenManage Enterprise Power Manager一体化管理平台。

智能冷却方案

打造多元化降碳

如前所述，数据中心最大的问题是什么？耗电。为了降低数据中心能耗，最大限度地将电力用在计算上，整个行业可谓“操碎了心”，也提供了不同的解决方案。

比如戴尔的智能冷却方案就给了用户更多的选择。具体到目前第15代PowerEdge服务器系列，它通过设计优化与软件适配，相比上一代的产品已经实现了碳排放的大幅度降低，节能效果可达到17%~30%，即在同等能耗的情况下性价比可以提高14%~35%。

这些离不开智能冷却方案的多元化降碳应用，戴尔在智能冷却技术方面采用了开放式的策略，从服务器设计到散热方案都有所革新，并提供多种服务器散热解决方案，以满足不同行业、不同场景下的客户应用需求。

◆风冷

风冷是数据中心最常用的散热方式，如今更多的数据中心通过封闭冷通道或热通道实现空气流动与冷气利用的最大化，也保障了数据中心的散热效果。不过戴尔并不满足于此，而在风冷散热方面加入了更多革新手段。

●比如PowerEdge服务器特色的“多矢量冷却”技术，由控制算法、热和功率传感器、组件映射风扇分区和气流导流罩组成，可平衡、智能地引导气流穿过对称排列的关键子系统；

●除了具有成本效益的标准风扇外，戴尔还设计了多层高性能风扇，经过优化的CPU散热片不仅提高了散热能力，还能简化机箱内的气流和空气温度分布；

●另外，T形系统主板布局和位于机箱每个角落的PSU可改善气流的平衡和系统的冷却效果，从而提高冷却效率；

●最后，戴尔在机架的PDU侧规划了更好的电缆布线设计，电源线可由网格分配加以隔离，从而实现冗余。

得益于这些优势，戴尔在传统风冷散热的基础上融入了更多智能化的元素，也让散热变得更加高效。

◆液冷

相比风冷，液冷是当下热门的散热方式，戴尔也提供了主流的冷板式和浸没式两种液冷解决方案。其中，冷板式液冷经过多年发展，已经在业内获得广泛认可，并凭借更便捷的部署方式得到不少客户青睐。

测试数据显示，戴尔的冷板式液冷散热效率是空气效率的5倍，同时冷板式液冷也没有传统风冷的轴承寿命等问题，提供了更长时间的稳定运行选择，也更具前瞻性。

另外需要特别提出戴尔特色的泄露感应技术，它解决了长期困扰用户的安全问题——如果发生冷却剂泄漏，系统的泄漏传感器将在iDRAC系统中记录警报并针对错误侦测结果设置对策，以便有效地采取行动，例如发出警报或关闭服务器电源等。

浸没式液冷作为液冷应用的另一种形态，是一种典型的直接接触型液冷，它将发热的电子元件浸没在冷媒中，依靠液体流动循环带走热量。因其良好的散热效果和出色的稳定性，近些年许多技术成熟的浸没式液冷产品也吸引了业界不少目光。

针对不同场景的需求，戴尔提供了单相浸没和双相浸没两种散热方式。单相浸没是一种利用油性液体的成熟解决方案，将系统放置在一个充满液体的容器中，该容器可捕获100%的系统热量，所使用的流体与客户设施水CDU相连，冷却阈值限制在400W TDP，具备成本低、部署简单的优势。

双相浸没与单相浸没式一样，也是浸没到充满液体的容器中，不同的是这种散热方式会发生气液两相转变，从而涉及到液体的蒸发、冷却等问题，难点在于要考虑相变带来的气压变化。不过双相浸没式的散热效果较好，可支持高达650W TDP的冷却容量，也非常适合在数据中心的大规模部署。

在数据中心，对系统架构碳排放的管理不仅仅存在于散热层面，也包括供电的精准化控制等。这就必须要提到戴尔OpenManage Enterprise Power Manager 3.0软件。

OpenManage Enterprise Power Manager 3.0是一款针对服务器电源管理的产品，主要工作原理是通过PowerEdge服务器中内置的iDRAC控制器对服务器的用电情况进行查看、测量和控制，管理服务器的功耗，以实现低碳节能。

测量数据中心的服务器、机架等设备能耗，通过预定义的设置减少非关键设备能耗、管控和管理包括处理器在内的设备运行状况、为单台服务器或集群设置功率上限……OpenManage Enterprise Power Manager 3.0这些优势功能的引入都可以帮助数据中心运维者实现更好的能耗管理，让数据中心运行状态变得一目了然。

同时，该软件还具有根据各地碳排放因子生成碳排放管理报告的功能，让管理员实时掌控和汇总数据中心碳排放情况，对于整个碳排放表现做到心中有数。

如今戴尔智能冷却方案已经广泛应用于多个领域，除了传统的风冷散热之外，液冷领域也在国内外多点开花：

曾在TOP500榜单中世界排名第五、位于美国德克萨斯高级计算中心TACC部署的液冷集群PUE可以达到1.03；而在国内，戴尔也帮助武汉某高校的超算数据中心通过浸没式液冷技术实现了1.049的超低PUE，推动中国科研应用快速发展。

时至今日，节能降碳已成为国家与产业的发展要求。“碳达峰”、“碳中和”宏伟目标的实现需要全社会共同努力。戴尔希望借助自身的技术服务能力，通过智能冷却方案的广泛应用，最大程度地帮助行业优化应用、提升电力利用率，切实践行“在中国，为中国”的理念。

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