или Найти мой продукт
  • Главная
  • Блог
  • Охлаждение центров обработки данных: оптимизация потребления воды с помощью ультразвуковых расходомеров

Охлаждение центров обработки данных: оптимизация потребления воды с помощью ультразвуковых расходомеров

Охлаждение центра обработки данных заключается в непрерывном отводе тепла, вырабатываемого серверами, сетевыми шкафами и системами хранения данных, для обеспечения безопасной и стабильной работы с помощью контуров с охлажденной водой, системы прямого жидкостного охлаждения (DLC) и, все чаще, точного управления расходом. В связи с экспоненциальным ростом числа центров обработки данных, обусловленным развитием облачных технологий, искусственного интеллекта (ИИ) и больших данных, повышение плотности мощности делает этот контроль ещё более стратегически важным для операторов, менеджеров центров обработки данных, инженеров по охлаждению, специалистов по энергоэффективности и экспертов в области ИТ-инфраструктуры.

Ультразвуковые расходомеры сегодня становятся надежным и неинтрузивным решением для оптимизации систем охлаждения центров обработки данных, будь то системы с охлажденной водой, с прямым жидкостным охлаждением (DLC) или системы, построенные на основе более передовых архитектур. Поскольку на охлаждение может приходиться до 40 % энергопотребления объекта, более точное измерение и управление расходом позволяет напрямую влиять на энергоэффективность, эксплуатационные расходы, работоспособность оборудования, техническое обслуживание и воздействие на окружающую среду.

РЕЗЮМИРОВАТЬ ЭТУ СТАТЬЮ С ПОМОЩЬЮ:

Как работают системы охлаждения центров обработки данных?

Основная роль системы охлаждения центра обработки данных заключается в отводе тепла, выделяемого ИТ-оборудованием (серверами, сетевыми шкафами, системами хранения), для поддержания безопасных и стабильных условий эксплуатации. Принцип прост: каждый киловатт, потребляемый ИТ-оборудованием, практически полностью преобразуется в тепло, которое необходимо постоянно отводить.

В данной статье рассматриваются основные технологии охлаждения — охлаждение охлажденной водой, прямое жидкостное охлаждение и погружное охлаждение — а также важность контроля расхода жидкостей для повышения эффективности, долговечности и общей работоспособности инфраструктуры.

Вид с воздуха на промышленные системы охлаждения, установленные на крыше большого технического комплекса.

Охлаждение ледяной водой и гидравлическими контурами

Для повышения эффективности многие центры обработки данных используют системы охлаждения с помощью охлажденной воды. Тепло передается из воздуха в воду через теплообменники, а затем отводится с помощью:

Эти гидравлические конструкции обеспечивают лучший тепловой контроль, более высокую энергоэффективность и оптимизированное распределение холода в больших масштабах.

Ряды серверов в компьютерном зале с синей подсветкой и изоляцией холодного прохода
Иллюстрированный пример серверного зала в компьютерном центре, демонстрирующий принцип работы систем охлаждения в центре обработки данных.
Система жидкостного охлаждения с зелеными трубками, соединенными с серверами в стойке

Жидкостное охлаждение: решение для высоких плотностей

С развитием искусственного интеллекта, высокопроизводительных вычислений (HPC) и стоек высокой плотности жидкостное охлаждение становится незаменимым. Существуют два основных подхода:

  • Прямое жидкостное охлаждение (Direct Liquid Cooling – DLC): жидкость циркулирует непосредственно в контакте с наиболее нагреваемыми компонентами (процессором (CPU), графическим процессором (GPU)) через охлаждающие пластины.
  • Погружное охлаждение: серверы погружаются в диэлектрическую жидкость, которая очень эффективно поглощает тепло.

В таких конструкциях контроль расхода жидкости имеет решающее значение для обеспечения постоянной тепловой производительности и безопасности оборудования.

Системы охлаждения центров обработки данных в цифрах

Промышленные охладительные агрегаты и трубопроводы, установленные на крыше центра обработки данных

Цифровые данные показывают, насколько охлаждение является важной проблемой с точки зрения энергетики, экономики и экологии для современных центров обработки данных.

  • 40% электроэнергии, потребляемой центром обработки данных, идет на охлаждение и кондиционирование серверных помещений.
  • Неправильное управление гидравлической системой может привести к перерасходу энергии на 10–20 % из-за чрезмерного или неправильно сбалансированного расхода.
  • Жидкостное охлаждение позволяетотводить в 3–5 раз больше тепла, чем воздушное охлаждение, при равной площади поверхности.
  • В некоторых регионах потребление воды центром обработки данных может достигать нескольких сотен тысяч кубометров в год, что делает измерение и оптимизацию гидравлических контуров чрезвычайно важными.

Эти цифры ясно показывают, что производительность дата-центра больше не зависит только от серверов, но и от точности измерений, управления пропускной способностью и оптимизации систем охлаждения.

Проблемы энергопотребления при охлаждении центра обработки данных

Два инженера анализируют данные на экранах перед залом серверов на заднем плане.

Современный центр обработки данных преобразует почти всю потребляемую электроэнергию в тепловую энергию. Однако центры обработки данных должны балансировать между очень высокой рабочей нагрузкой и стремлением к устойчивому развитию.

Таким образом, системы охлаждения должны:

  • Обеспечить максимальную доступность (избежать перегрева и простоев),
  • Оптимизацияэнергоэффективности,
  • Ограничить потребление воды,
  • Адаптация к все более сложной архитектуре (множественные гидравлические контуры, избыточность, модульность).

В соответствии с этим нормативным регулированием во Франции и в Европе энергетические аудиты являются обязательными для объектов с потреблением энергии свыше 2,75 ГВт·ч. Утилизация отходящего тепла становится обязательной для объектов мощностью не менее 1 МВт, а закон 2026 года ужесточает требования к энергетической отчетности центров обработки данных.

В связи с этим для эффективного управления установками необходимо точное и непрерывное измерение расхода, а при выборе охлаждающих жидкостей также следует учитывать нормативные требования по PFAS.

Сеть промышленных трубопроводов, соединяющих холодильные агрегаты на крыше дата-центра
Охлаждающая инфраструктура на крыше с холодильными агрегатами и гидравлической сетью для управления температурой на объекте.

Ультразвуковые расходомеры в системах охлаждения центров обработки данных

Ультразвуковые расходомеры находят широкое применение в центрах обработки данных, где контроль гидравлических потоков имеет решающее значение для производительности, безопасности и энергоэффективности установок.

Расходомер, установленный на трубе с ледяной водой, с электронным блоком на стене

Измерение расхода охлажденной воды в контурах охлаждения

В системах охлаждения с использованием ледяной воды ультразвуковые расходомеры используются для:

  • Контролировать расход на выходе из холодильных агрегатов,
  • Контролировать первичные и вторичные контуры,
  • Проверить гидравлический баланс между различными ИТ-залами.

Они обеспечивают равномерное распределение холода и позволяют избежать энергетических потерь, связанных с чрезмерным расходом.

Ультразвуковые расходомеры для систем охлаждения центров обработки данных

Схема промышленной системы охлаждения с теплообменником, насосом, резервуаром и холодильным агрегатом

Мониторинг жидкостных охлаждающих контуров (DLC)

С развитием систем жидкостного охлаждения точность измерений приобретает решающее значение, и такая архитектура позволяет снизить показатель PUE до 1,02 в наиболее эффективных случаях.

Ультразвуковые расходомеры используются для:

  • Контролировать расход жидкости, питающей охлаждающие пластины процессоров CPU и GPU,
  • Обеспечение охлаждения стоек высокой плотности,
  • Обеспечение постоянной тепловой производительности даже при изменении IT-нагрузки.

 

Вид с воздуха на центр обработки данных с охладительными башнями и столбами пара

Управление устройствами распределения охлаждающей жидкости (CDU)

Охлаждающие агрегаты обеспечивают соединение между контурами охлаждения ИТ-оборудования и гидравлическими контурами здания, обеспечивая органичную интеграцию в существующуюинфраструктуру.

Ультразвуковые расходомеры играют здесь ключевую роль в следующих областях:

  • Точно измерять входящий и исходящий расход,
  • Обнаружение гидравлических аномалий,
  • Оптимизация общей эффективности систем жидкостного охлаждения.

Эта мера также помогает заранее предвидеть проблемы интеграции между CDU, существующими сетями и новыми нагрузками.

 

Ряды серверов, установленные на открытом воздухе среди густой растительности

Оптимизация энергопотребления и мониторинг показателя энергоэффективности (IPE)

Обеспечивая надежные и непрерывные данные, ультразвуковые расходомеры непосредственно способствуют мониторингу эффективности использования энергии (Power Usage Effectiveness ) в центрах обработки данных, а также:

Эти результаты также свидетельствуют о целесообразности оптимизации затрат: при использовании погружного охлаждения показатель PUE может снизиться до 1,02, центр обработки данных мощностью 1 МВт может сэкономить несколько сотен тысяч евро в год, а средний срок окупаемости может составить 2,2 года.

 

Два техника анализируют данные на ноутбуке в серверной комнате.

Надзор, техническое обслуживание и долговечность

Встроенные в системы управления энергопотреблением ультразвуковые расходомеры позволяют:

Эти данные также облегчают выявлениеошибок считывания, отклонений в расходе или аномалий в счетах, связанных с мониторингом счетчиков и точек измерения, до того, как они повлияют на работу системы.

Благодаря своей универсальности ультразвуковые расходомеры становятся ключевыми инструментами, сопровождающими эволюцию центров обработки данных в сторону более эффективных, экономичных и отказоустойчивых инфраструктур .

Преимущества ультразвуковых расходомеров для охлаждения центров обработки данных

Измерительные характеристики, адаптированные к критически важной инфраструктуре центров обработки данных

Ультразвуковые расходомеры с дисплеями и фланцевыми датчиками для измерения промышленного расхода

Ультразвуковые расходомеры обладают характеристиками, которые особенно подходят для систем охлаждения центров обработки данных, где надежность, точность и непрерывность работы являются основными требованиями.

Их основные преимущества для охлаждения центров обработки данных следующие:

  • Неинтрузивное измерение без потери напора: установка без препятствий в трубопроводе, сохранение гидравлического баланса и отсутствие риска утечки.
  • Высокая надежность и низкие затраты на техническое обслуживание: отсутствие движущихся частей, отличная стабильность измерений в течение длительного времени и максимальная эксплуатационная готовность установок.
  • Точность измерения: точная настройка расхода охлажденной воды и охлаждающей жидкости в зависимости от нагрузки ИТ, ограничение переохлаждения и оптимизация энергопотребления.
  • Совместимость с современными архитектурами: интеграция в системы охлаждения ледяной водой, системы прямого жидкостного охлаждения (DLC), системы CDU и существующие сети, в том числе большого диаметра.
  • Интеграция с системами мониторинга: подключение к системам управления энергопотреблением для управления в режиме реального времени, обнаружения аномалий и прогнозируемого технического обслуживания.

Такая точность измерений также помогает объективно оценить экономию, достижимую на протяжении всего жизненного цикла, в том числе при использовании иммерсивных архитектур.

Благодаря этому набору преимуществ ультразвуковые расходомеры играют ключевую роль в обеспечении безопасности систем охлаждения и устойчивом повышении энергоэффективности центров обработки данных.

Ряды серверов в центре обработки данных с синей подсветкой и отражающим центральным проходом
Иллюстрация современного дата-центра.

Ознакомьтесь с ультразвуковыми расходомерами для систем охлаждения центров обработки данных

Часто задаваемые вопросы – Ультразвуковые расходомеры и охлаждение центров обработки данных

Почему измерение пропускной способности имеет важное значение в центре обработки данных?

Измерение расхода позволяет гарантировать, что количество охлаждающей жидкости, циркулирующей в гидравлических контурах, соответствует фактической ИТ-нагрузке. Точное измерение предотвращает риск перегрева, ограничивает переохлаждение и напрямую способствует оптимизации энергопотребления и снижению PUE.

Почему стоит выбрать ультразвуковой расходомер, а не другой тип расходомера?

Ультразвуковые расходомеры являются неинтрузивными, не имеют движущихся частей и не вызывают потери напора. Они отличаются высокой надежностью, требуют минимального обслуживания и особенно подходят для инфраструктуры центров обработки данных, где непрерывность обслуживания имеет решающее значение.

Совместимы ли ультразвуковые расходомеры с жидкостным охлаждением (DLC)?

Да. Ультразвуковые расходомеры идеально подходят для контуров прямого жидкостного охлаждения (DLC), в частности для контроля расхода жидкости, подаваемой на охлаждающие пластины процессоров CPU и GPU, а также для управления CDU.

Можно ли установить ультразвуковой расходомер в существующей сети?

Да. Благодаря своей неинтрузивной технологии ультразвуковые расходомеры могут быть установлены на существующих сетях, в том числе на трубопроводах большого диаметра, без значительного перерыва в работе и серьезных изменений в установках.

Как ультразвуковые расходомеры способствуют повышению энергоэффективности центров обработки данных?

Предоставляя надежные данные о расходе в режиме реального времени, ультразвуковые расходомеры позволяют оптимизировать работу насосов, сбалансировать гидравлические контуры и снизить энергопотребление, связанное с охлаждением.

Какое влияние системы охлаждения оказывают на энергоэффективность и экологический след центров обработки данных?

Системы охлаждения играют решающую роль в воздействии центров обработки данных на окружающую среду. Значительная часть потребляемой энергии связана с производством холода и терморегулированием установок. Решения по жидкостному охлаждению и естественному охлаждению, при правильном проектировании и внедрении, позволяют значительно снизить общее энергопотребление.

Энергоэффективность дата-центра обычно оценивается с помощью показателя PUE (Power Usage Effectiveness), который измеряет соотношение между общим потреблением энергии и энергией, затрачиваемой на ИТ-оборудование и охлаждение. Ненадлежащее управление тепловым режимом может значительно ухудшить этот коэффициент, привести к чрезмерному потреблению энергии, увеличить потребность в воде и оказать серьезное влияние на надежность оборудования и инфраструктуры.

Улучшение экологических показателей достигается за счет более экономичных решений в области охлаждения, более эффективного контроля температуры, расхода и ресурсов, а также за счет внедрения методов, инструментов и инноваций, адаптированных к ограничениям, присущим дата-центрам. Эти элементы имеют решающее значение для содействия принятию решений предприятиями и проектирования более устойчивых инфраструктур с лучшими показателями, такими как PUE и CUE.

Выбор и оптимизация решений для охлаждения центров обработки данных: комплексный подход

Вопрос охлаждения центров обработки данных больше не ограничивается выбором одной технологии. Он основан на комплексном подходе, учитывающем энергию, тепловую обработку, различные варианты охлаждения и ограничения окружающей среды. Выработка тепла, управление температурой, размещение инфраструктуры (грунт, здание), использование наружного воздуха посредством естественного охлаждения и контроль точки росы являются определяющими факторами при проектировании эффективных систем.

Для принятия решений предприятиям необходимо опираться на проверенные инструменты, методы и опытных партнеров, способных анализировать энергопотребление, эксплуатационные данные, а также потоки материалов и энергии. Такой подход позволяет постоянно улучшать показатели, более эффективно управлять ресурсами и внедрять более экономичные решения в области охлаждения.

Развертывание осуществляется поэтапно с контролируемым наращиванием мощностей. Оно также может проводиться «волнами», чтобы минимизировать риски для эксплуатации.

В этом контексте ультразвуковые расходомеры становятся ключевыми помощниками. Неинтрузивные, надежные и точные, они обеспечивают контролируемое управление тепловым режимом, снижают риски, связанные с неправильной регулировкой, и непосредственно способствуют снижению воздействия центров обработки данных на окружающую среду.

Перед лицом проблем управления энергопотреблением, тепловыделением и экологической эффективностью, решения на основе жидкостного охлаждения и естественного охлаждения могут снизить общее энергопотребление центров обработки данных. Для разработки, внедрения и оптимизации этих решений — от принятия решений до технической реализации — компании могут воспользоваться опытом специалистов Fuji Electric, которые могут предложить методы, инструменты и инновации, адаптированные к каждой среде центра обработки данных.

Запрос бесплатного предложенияОткройте для себя ультразвуковые расходомеры