本文将从可持续发展的角度探讨快速插拔接头于液冷系统的重要性。液冷系统使数据中心不再是可持续发展道路上的一个悖论——数据中心的信息储存和云计算使新一代可持续经济模式成为现实,但庞大的数据中心本身所需的制冷却在消耗大量的能源。因此,数据中心需要可靠的液冷技术使其踏上绿色的发展道路。而可靠的液体传输和连接就是液冷系统中不可或缺的一部分。

可靠液冷系统管路连接技术推动数据中心可持续发展

身处于信息时代,大数据的广泛运用正无时无刻地影响和改变着人们的生产、生活和思维方式。在人人联网的大环境中,“数据脚印”可以清晰地还原每个人的网络足迹。所有的信息都经各种各样的渠道被采集、整理、分析并储存于世界各地的数据中心中。这样的数据中心就如同现代社会的大脑,每天都处理着庞大的信息量,为数字化城市和依赖于大数据的新一代经济模式提供思维和决策。这一趋势明确了未来可持续发展的道路,因为数据中心和超级电脑强大的储存和计算能力使我们的经济体更高效。比如,旨在利用现有资源的共享经济和减少劳动力成本、提高效率的人工智能就是这个背景下不可避免的产物。

可靠液冷系统管路连接技术推动数据中心可持续发展1

可令人担忧的是,数据中心虽然在可持续发展进程上起到了举足轻重的作用,但其本身的运营却面临着能源消耗巨大的难题。社会发展对数据中心资源的不断需求导致服务器数量的大幅增加,带来了空间管理和散热上的压力。虽然各种规模的数据中心有着不同的制冷标准,但就美国采暖、 制冷与空调工程师学会推荐,机房的最佳温度应保持在18到27摄氏度之间,否则很可能造成服务器自动关闭,从而损伤重要信息和严重影响收入。根据国家资源保护委员会预估,数据中心的电力消耗将达到年均大约1400亿瓦时。同时,我国数据机房的PUE值(电源使用效率)较高,平均在2.5以上,除了电脑所耗的44%,仅制冷系统一项就占了38%的总电力。

目前,多数数据中心设施都采用大型空调系统和循环空气来消除废热, 但是以制冷空气冷却服务器的方法成本高、效率低,在服务器运行速度加快、机架密度更高的现状下,风冷技术很难为数据中心实现有效散热。而随着计算机和服务器设备的更新换代,企业对数据中心的散热和能耗等能源管理设施方面提出了更高的要求,各种液体冷却解决方案也因其高效制冷的能力被各大高科技公司所青睐。对可持续发展而言,采用液冷技术能有效控制数据中心外部排放成本,减少能源消耗和环境污染,从而减少碳足迹及其相关经济损失。

除了节能减排,数据中心在液冷系统的设计、安装和维护过程中还可以通过控制内部运营成本来保证资源的有效利用,使其本身的运营也变得可持续。其中一个环节就是使用可靠的硬件来保证人力资源、设备设施和财务资源的可持续利用。作为冷却液输送管路最关键而又脆弱的一环,管路接头的连接和断开是一个重要因素,因为不合格的接头极有可能在实际操作和反复使用的过程中产生冷却液泄漏,从而导致电子部件受损和频繁的维修清理,最终造成资源的浪费。相比之下,可靠的连接器可以使液冷系统安全、稳定、容易维护,达到减少碳排放和降低运营成本的双重目的。

连接系统技术的设计突破

管路连接器需经过特殊的设计和研发来达到这些要求。传统接头因在接口具有弹簧等突出的部件和接头凹槽,使其无法在在断开时保持无液体残留。若想避免残留冷却液滴漏而引起的服务器机架故障,接头就需具有平整的断面和外部结构,并通过高强度的测试达到耐高频率反复插拔的品质。接头内集成的阀门需要采用特定的设计——比如与锥形阀相比,无滴漏阀门的迅速动作能更有效地防止液体滴漏。拥有一定轴线容差的阀门也能大大提升接头性能,使阀门在未完全连接的情况下依然保持无溢漏的液体流通,从而保证设备的有效运行,保护电子设备和数据。

使用快速和耐反复插拔的连接器不但便于设备的安装和维护,还能通过简化操作而简化人员培训,达到通过提高效率而节约成本的目的。为了帮助工作人员实现单手操作,接头带符合人体工学拇指插销,在连接时带有咔哒声,并在断开时自动弹开,无需传统的球阀关闭装置,增加维护效率。

由于数据中心维护工作量极大,接头还可在制造过程中可以加入不同颜色的组件进行标识,为维护人员提供明显可视化提示,大大降低因连接错误而导致的系统损坏和停机时间。接头也可以用防滑的软感塑料加以包覆,既方便操作又能增加抗冲击性,延长接头的使用寿命。这些设计都旨在帮助连接器保持长时间的连接状态和内部阀门的完好无损,减少对接头的物理伤害和维修成本。

连接系统技术的设计突破

进一步保证液冷系统的安全和稳定

在维护之余,液冷系统中的连接器必须能长久性地保护设施设备,达到可持续运营。这就要求连接器等与冷却液直接接触的硬件需要采用耐化学性强的材料。比如,接头主体可以使用镀铬、不锈钢、玻璃纤维填充聚丙烯等抗腐蚀材料,而具有复杂几何设计的截止阀则可采用耐温范围宽、抗化学性强的聚砜来制造。考虑到液冷用接头所需的高度密封性能,接头也可设计双层密封、配备低摩擦O型环,并采用三元乙丙橡胶来达到良好的密封性和耐化学性,进一步保证了液冷系统的稳定。

定制设计满足特殊需求

基于每个数据中心在空间利用、服务器框架、耐压耐温等方面各自不同的需求,液冷用接头也需在设计上去满足不同数据中心的要求。目前,数据中心运营商们大多习惯在液冷系统中使用主体为金属的定制接头,因为其耐高温高压、流量大、坚固耐磨损等特质符合数据中心对设备模块连接活动件的品质要求。金属定制接头使用机械加工,可以在短时间内设计制造出有着不同外部尺寸、螺纹规格、端口形式、流量的连接器,以此满足不同数据中心的定制要求,把资源利用最大化。

同时,在低压环境下,塑料接头也不失为性价比极高的选择。塑料材质轻巧、稳定,聚砜等材料在耐化学性和坚固耐磨损方面均不亚于金属。模塑工艺制成的连接器也能呈现整体端头设计,使其装配时间短、安装快捷,因而达到提高效率和降低维护成本的目的。

继续推进可持续发展

在我国调整产业结构,以信息化促进工业化,以工业化带动信息化的发展方针下,数据中心产业正进入大规模的规划建设阶段。可以预计,更多的行业将会进行数据中心的建设,实现数据中心产业百花齐放的景象,而数据中心如何确保外部排放和内部运营的可持续性也将继续成为重要议题。在近期发布的《中国落实2030年可持续发展议程国别方案》中,“改善消费和生产的资源使用效率”就是方案之一。落实到液冷行业,可靠的流体连接技术将推动液冷技术的效率提升和广泛应用,从而进一步推动数据中心的可持续发展。

作者信息:

曹明, CPC (Colder Products Company)中国区销售和市场发展经理, 毕业于合肥工业大学,拥有材料科学与工程专业学士学位, 在国内流体处理领域有超过 15 年的市场经验,并凭借在材料和流体管理方面的知识开发更适合中国市场的应用。

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