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数据中心的浸没冷却如何提高安全性

来源:机房360 作者:Harris编译 更新时间:2024/6/5 7:01:00

摘要:浸入式冷却,也被称为“直接液体冷却”,是一种用于计算机、电池和电机冷却的技术,当包括服务器和存储设备在内的电气和电子元件大部分或全部浸入导热但电绝缘的液体冷却剂中时。

   将浸入式冷却集成到数据中心设计、构建或操作中的安全挑战和考虑事项需要特别注意。

这一点尤其重要,因为它涉及到所使用的冷却液以及与部署这项新技术相关的危险。

浸入式冷却,也被称为“直接液体冷却”,是一种用于计算机、电池和电机冷却的技术,当包括服务器和存储设备在内的电气和电子元件大部分或全部浸入导热但电绝缘的液体冷却剂中时。

然而,尽管有这些好处,但也存在一些安全方面的挑战和需要考虑的问题。由于普通的水具有导电性,会对电子设备造成伤害,因此需要使用介电液体来防止触电或设备损坏。

此外,由于高密度和人工智能计算产生的热量,所使用的介电液体需要具有高比热容,导热性,并且必须不易燃或具有足够高的闪点以降低火灾风险。

另一个考虑因素是电介质液体在商业市场上的可用性,因为必须有足够的电介质液体供应来支持大型数据中心的操作并确保不间断的操作。

最后,在选择冷却液时,还必须考虑寿命、兼容性、低重量、温度范围、成本、粘度、可持续性和法律趋势/风险。

碳氢化合物vs.碳氟化合物

一般来说,数据中心内浸入式冷却过程中使用的电介质液体分为两类:碳氢化合物和氟碳化合物。

碳氢化合物是含有碳和氢(C-H键)的有机化合物,而氟碳化合物,如全氟烷基物质(PFAS)或“永远的化学品”,是含有碳和氟的高度稳定的化合物(C-F键)。

这些介电液体通常用于单相和两相应用,通过冷却液体在冷却循环中是否变成气体来简单区分。

在数据中心部署浸入式冷却系统时,主动和强大的危险识别、评估和控制是必不可少的。

除了夹点、高空作业、热表面和飞溅等传统危害外,浸入式冷却还引入了一些额外的独特安全考虑因素。

一个主要危害是电气设备以及冷却液与带电部件的近距离接触可能导致电气事故和暴露,特别是水下服务器,如果发生电弧闪光,可能产生有毒气体氟化氢(HF)。

因此,必须通过全面的电气安全研究和措施,包括绝缘和隔离技术,来认识和解决这些风险。

另一个主要危害与冷却液本身的选择有关,这需要仔细考虑,因为一些介电流体可能对健康和环境造成危害。使用“永久化学品”对环境、动物和人类健康的长期影响仍然相对未知。

NIOSH控制方法的层次结构

一旦确定了危险并确定了优先级,使用NIOSH控制方法层次是降低浸入式冷却相关风险的有效方法。

例如,冷却液相关危害的风险可以通过实施改进/定制的通风系统、环境控制和严格的处理程序来减轻,以充分控制工作环境。

还需要对处理冷却液的人员进行全面培训,强调安全操作程序和应急响应协议,以确保安全的工作环境。通过进行全面的危害评估和评估,再加上采用强大的危害控制措施,您的数据中心可以利用浸入式冷却的好处,同时优先考虑设备和人员的安全。

尽管存在这些危险,但浸没式冷却被证明是数据中心环境中散热的有效方法,并且具有一定的安全优势,这使得它在以下某些情况下成为一个吸引人的选择:

•硬件:将硬件组件浸泡在介电液体中的方法最大限度地降低了过热的风险,增强了热管理。这可以提高整体系统的可靠性,减少由于热相关问题而导致硬件故障的可能性,并减少人员的整体维护周期。

•能源效率/节约用水:提高能源效率和减少用水量是显著的积极因素,因为它们可以支持公司的可持续发展计划和承诺。相对而言,浸没式冷却系统比传统的风冷系统在更低的温度下工作,也能营造更安全的工作环境。

•防火:浸入式冷却系统设置的封闭和密封特性降低了粉尘积聚的风险和电气火灾的可能性,增强了整体安全性,而浸入式冷却系统中使用的介电液体可以作为天然的灭火剂,提供额外的保护层。

浸没式冷却的安全优势,包括改善热调节、降低硬件故障风险、提高能效、节约总用水,以及增强消防安全,使其成为这些考虑因素至关重要的场景中一个令人信服的选择。

进一步的考虑

虽然浸入式冷却似乎非常高效,并带来了显著的好处,但仍需要仔细考虑以下几个安全挑战和问题:

•能源使用:即使这些巨大的千兆瓦级数据中心具有机架密度优势,并且具有超低pue的潜力,浸入式冷却也会消耗大量的能源,这与公司的可持续发展计划和承诺不符。

•重量/质量:由于电介质液体增加了系统的质量,因此与浸入式冷却系统设置相关的重量增加非常重要。这种额外的重量可能会对结构的完整性和安全运输性提出挑战。任何浸入式冷却系统的构建或改造都必须包括结构分析,以确保数据中心地板能够承受设备、储罐和冷却液的重量,并制定安全的运输计划。此外,任何将浸入式冷却系统提升到数据中心的第二层或更高楼层的想法都需要从安全角度进行特别考虑和关注。

硬件/环境监测:需要专门的硬件和环境监测来确保人员安全,以及浸入式冷却系统的兼容性,这可能会显著提高成本,使其在某些应用中不太经济可行。

•采购:供应商协议可能需要修改和/或保修可能无效/妥协,因为设备可能没有经过浸入式冷却的设计或测试,而现成的设备在满足安全和操作规范方面价格昂贵。

•空间:浸入式冷却系统设置的空间要求也相当大,需要配备适当基础设施的专用区域。此外,还需要安全运输措施和提升设备,因为机架通常水平放置在罐内而不是垂直放置,并且服务器需要在安装、更换、维护和/或维修时被吊进/吊出罐内。

•泄漏/溢出:冷却液泄漏或溢出的风险不仅对硬件本身,而且对人员和周围设备也会带来额外的担忧。因此,维护和内务管理成为一个关键方面,需要细致的关注,以防止和及时解决泄漏,增加了整体操作的复杂性和潜在的安全问题。

•没有批准的测试方法和程序:由于大多数介电液体没有政府批准的测试方法和程序,因此安全挑战进一步复杂化;其他化学品必须作为替代品来监测暴露限值,这造成了职业暴露水平(OEL)的不确定性。

•无阈值限值-短期暴露限值(TLV-STEL):大多数介电液体没有TLV-STEL。因此,美国政府工业卫生学家会议(ACGIH)TLV委员会建议,对没有TLV-stel的物质,即使8小时TLV-twa在建议范围内,也要控制在TLV-时间加权平均值(TLV-twa)以上的短期峰值暴露。限制短期高暴露是为了防止因轮班期间短暂峰值暴露而迅速发生急性不良健康影响。

•工业卫生建模和监测/计算流体动力学:由于介质液体在两相浸入式冷却中变成气体,并且可以通过通风孔、打开的盖子等释放到数据中心大厅,因此确定和记录工作人员的OEL以及气体的蒸汽模式以确保人员安全非常重要。

•永久化学品:如上所述,在浸入式冷却应用中使用“永久化学品”会带来潜在的环境和健康问题,因为对环境、动物和人类健康的长期影响仍然相对未知,而且其中一些化合物随着时间的推移会持续存在并且不易降解,从而引起潜在的毒性问题。然而,重要的是,对这些化学物质还有很多未知之处。

•新兴立法/法律趋势:在全球范围内,新兴立法和法律趋势对“永久化学品”的前景并不乐观。事实上,几家大公司已经停止了浸入式冷却的研究和/或“永久化学品”的生产,因为它有潜在的毒副作用,可能会造成广泛的环境污染,以及生产和/或使用这些产品所带来的数十亿美元的诉讼。

简单地说,浸入式冷却似乎非常有效,而且在表面上相对安全。然而,它的适用性是有限的。浸没式冷却仍有许多安全未知数和风险,最终可能影响其实用性和实用性。因此,从安全的角度来看,关于浸入式冷却,尚无定论。

编辑:Harris

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