綠色數據中心減碳“絕技”——“溫水水冷”技術
“液冷技術”是被業界廣泛認可的能夠降低數據中心能耗的可靠方案,其具備提升服務器使用效率和穩定性、增加服務器密度同時降低能源消耗比等優勢,成為數據中心綠色發展的關鍵舉措。
“數字經濟”時代,“算力”成為國家之間實力比拼的重要指標,國家需要大力推動數據中心發展以提升自身競爭力。但數據中心建設也帶來了附加影響,數據顯示,2020年中國數據中心高達8萬余個,總耗電量為1660億千瓦時,耗電量超過了三峽水電站的全年發電量和上海的全年用電量。
雖然數據中心中的設備運行并不直接產生碳排放,但是消耗的電本身來自于供電網絡,基于現在國家的電力結構,電力仍然主要來自于火電等高排放來源,也就意味著我們耗電越高,間接碳排放越高。
因此,國家迫切需要推動數據中心的綠色發展。綠色數據中心的布局滿足了社會發展對于“算力底座”的需求,同時也是一種長期主義的“可持續發展”。隨著雙碳目標的提出以及“東數西算”工程的推進,我國數據中心建設的綠色意識以及建設水平都在提高。
綠色數據中心建設意識增強
在“3060”雙碳目標的背景下,中央出臺多項政策,明確規定了數據中心能耗效率值(PUE),數據中心的“綠色建設”已不是附加題,而是必答題。同時“東數西算”在政策層面對綠色數據中心提標準、定要求,并進行戰略性的整體布局規劃。比如“東數西算”工程對數據中心PUE值提出了明確要求:西部要低于1.2,其他地區要低于1.25,而示范項目要低于1.15。“東數西算”工程的全面實施,將有效降低全國數據中心的PUE水平。
因此,新建的數據中心,將進行前瞻性、全局性地規劃,將綠色技術滲透到每一個層面。比如在前期設計、選址的過程中選擇西部地區,合理規劃儲能、提高清潔能源利用。同時,可以從建筑模塊化、預制裝配化、綠色建材等多方面入手,降低建設過程中的碳排放。
綠色數據中心建設技術逐漸成熟
數據中心由建筑、供配電、制冷、安防和機架等基礎設施,以及服務器、網絡和存儲等IT設備共同構成。在政策的推動下,儲能、蓄冷、高密度、算力網絡等技術逐步創新、邁向成熟,加速推動數據中心智能化、綠色化發展。目前國內大量已經建成的數據中心,也在利用創新技術實現綠色改革,主要在動力環境設施和IT設備層面進行優化。數據統計,在數據中心能耗結構中,主設備耗電占45%-55%,空調設備占35%-45%,電源及其他設備占10%-15%。空調設備的冷卻系統能耗是數據中心的消耗大頭。
“液冷技術”是被業界廣泛認可的能夠降低數據中心能耗的可靠方案,其具備提升服務器使用效率和穩定性、增加服務器密度同時降低能源消耗比等優勢,成為數據中心綠色發展的關鍵舉措。
作為全球少有的“端-邊-云-網-智”全要素覆蓋的“新IT”服務廠商,聯想在綠色數據中心建設方面有充分的布局,并形成了溫水水冷技術、高密服務器等自身的差異化優勢。例如,聯想溫水水冷技術能將數據中心PUE值降到1.1以下,遠低于國內平均PUE值,目前正應用于越來越多的綠色數據中心建設中,并不斷打造全球領先的標桿案例。
聯想不僅是國內領軍的科技企業,也是國內最早踐行ESG理念的企業之一。依托自身硬核科研實力,聯想獨立研發的溫水水冷技術,匯集材料學、流體力學、傳熱學等領域科研結晶,幫助解決數據中心散熱過程中能耗高的問題。溫水水冷技術是指通過溫水對數據中心服務器進行散熱的液冷解決方案,不同于業內常見的水溫保持在40~45攝氏度,聯想通過大量實驗數據分析認為,進水的溫度最高50度,出水溫度60度左右,可以獲得最佳的能耗比和經濟效用,這樣服務器的水冷循環系統將實現全年自然冷卻。通過聯想溫水水冷技術的應用,可減少對精密空調和系統風扇的需求,為數據中心節約42%的能耗和間接碳排放。
溫水水冷技術,打造能效新標桿
以采用溫水水冷技術打造的上海交通大學“思源一號”綠色水冷高性能計算機群為例,“思源一號”總計算力為6千萬億次/秒(雙精度),是中國高校高性能計算排名第一,算力超過哈佛、劍橋等國際名校。“思源一號”具備超高計算密度與功耗密度、綠色節能、能源可循環利用三大技術特色:在計算密度方面,“思源一號”計算密度是通用數據中心的5倍,需要的機房面積不足通用機房的1/10;在綠色節能方面,“思源一號”采用第五代溫水水冷技術;在能源利用方面,用余熱回收技術,計算機運算過程中產生的余熱,能夠用于研究所球形大廳的冬季供暖、食堂廚房的熱水加熱、地下室除濕,以及實驗室的空調溫控,實現每年950噸的額外碳補償。
在今年北京冬奧會上,聯想為北京氣象局搭建了綠色高性能計算系統,通過“溫水水冷”技術的運用,系統核心算力提升近20倍,年用電減少近200萬度,相當于節省了北京6000戶家庭一個月的用電量和100多萬棵樹的碳排放吸收量。
展望未來,聯想表示未來綠色數據中心在保障節能環保的同時,其計算能力也將逐步走向多樣化和融合方向,不僅僅有CPU計算,也有GPU計算和多核計算。基于計算多元化和融合方向,聯想正在設計越來越多的基于溫水水冷的產品,來滿足綠色數據中心多樣化的計算需求。聯想規劃,未來階段性的推出更多的CPU以及GPU溫水水冷產品,給數據中心客戶提供更多低碳節能產品方案選擇。
本文章選自《AI啟示錄》雜志,閱讀更多雜志內容,請掃描下方二維碼