近日,证券时报在《“碳中和”下数据中心高耗能解决方案迭代 液冷技术成头部企业新赛道》报导中表示,在“碳达峰”“碳中和”的背景下,液体制冷正在成为全球数据中心制冷新技术。
仅我国近几年就出现过,传统空调为数据中心制冷,数据中心的年度总耗电量曾超过当年三峡大坝的年度总发电量,其中,40%耗电直接用于数据中心的制冷保障。
此前,为了利用自然冷源缓解传统空调的高耗电缺陷,一些数据中心充分利用“天时地利”被建在北极、海底、山洞等。Google公司还瞄准了辽阔的大海,利用海风进行散热。但是,这些办法只是把废热转嫁给大自然冷源中,仍然是排放到大自然中。用“碳中和”考量,这只是减少了传统空调的一部分散热端耗电,这些数据中心的高耗电有所缓解,但是温室效应依然没有改观。而且,自然冷源是稀缺资源,利用自然冷源也是以牺牲环境和加大前期投入为代价的,这些数据中心不具有典型意义,变革数据中心的传统空调技术仍然势在必行。
证券时报的报导中,液冷技术的相关公司和专家,对液冷技术解决数据中心问题给予厚望。其实,除了液冷技术,河南省许昌市朱若东先生发明的钳温器专利技术同样具有解决数据中心问题的潜质,而且已走到成果转化的边缘。钳温器中的钳温是制冷的同义词,钳温器专利名称中的“自源.钳温”翻译成生活化语言,就是“不用电制冷”,简称为“不用电空调”【废热钳制控制方法与自源式钳温器、车辆(专利号:ZL201710275353.6)和实用新型专利自源式废热钳温器和车辆(专利号:ZL201720439289.6 )】。
数据中心的废热主要来自服务器芯片、主板在内的所有计算机部件产生的热量,液体制冷和不用电空调也都可以替代传统空调,助力社会碳中和。碳中和的重要意义,要求不能模棱两可,必须二者选一的最优技术。通过数据中心“消耗能源”、向大气“排放废热”这两个维度,对温室效应和碳中和的改善情况,考量谁才是这个 “最大公约数”?
液体制冷还是传统空调的逆卡诺循环、“热交换”在封闭空间制冷空气的技术框架,它将以服务器为主的所有计算机部件浸设在液态冷媒中,冷媒汽化带走废热,实现对数据中心的高效散热。它技术上只是变革了压缩机、冷凝器、膨胀阀等诸多部件中的蒸发器。
传统空调的蒸发器,只能吸收数据中心空间的空气热量而汽化,降温空气,再由空气去降温服务器固体热源。而液体制冷不再是这样的蒸发器,它把服务器固体热源直接浸没在液体冷媒中,不借助环境的空气、直接对服务器降温,大大提高了制冷效率,减少了耗电,也就是减少了传统化石能源的消耗,从能源消耗上助力碳中和;但是如传统空调一样,它仍然是把废热排放到大气中,并没有助力碳中和。
钳温器彻底突破了传统空调逆卡诺循环、通过“热交换”在封闭空间制冷空气的技术框架,构造了“目标物废热从高温端自行传递向低温端的路径”。钳温器用于数据中心,可以直接钳温服务器固体热源,以服务器自身的废热为工作能源,自源地“热转化”为电能而完成钳温。直接钳温服务器固体热源,就是斩首式钳温了数据中心废热的罪魁祸首,钳温效率将得到极大提高。
钳温的路径分为三部分:a、主体部分的热管,是废热自行传递的通道;b、被钳温的服务器热源作为高温热源连通热管的热端,虽然自身不但产生废热,但是可以通过热管、更多地传递出自身热量而降温;c、由固-固、固-液相变材料构成的蓄热器,一个端面连通热管冷端,接受来自服务器的废热,另一端面连通温差发电器、将已经暂时储存的废热,热电转化掉,成为有用的电能,动态保持蓄热器始终处于潜热状态,在温度平台的时段内,其稳定的相变温度也就成为热管的冷端温度,从而使路径自行工作。
钳温器直接钳温服务器这样的固体热源,就是它优于传统空调的应用特色。当然,通过对服务器钳温,由服务器再间接钳温室内空气,也可以钳温数据中心的室内环境温度。
虽然钳温器的热能转化部件选择温差发电器时,也需要温差,但此温差非彼温差,温差发电部件的只是工作温差,不是传统空调的环境温差。温差发电的工作温差远离数据中心,区域小、差值小,还可以用转化的电能维持住这个温差,这个工作温差可以简单、易行、经济地获得,即使这样,已经有更好技术可以优化掉温差发电,使钳温器的应用不再受温差的限制。
钳温器技术用于数据中心,它的两个特色体现出巨大价值。第一,钳温器“直接钳温固、液体目标物”和“热管的热超导”,使它比传统空调更快速地钳温服务器;第二,钳温服务器热源时,钳温器是“自源钳温”和“废热发电”功能的嵌合体。“自源钳温”实现了钳温不耗电,从能源消耗上助力碳中和;不但不耗电,“废热发电”将废热转化为电能,额外获得清洁能源,废热也不再白白排放到大气中,废热排放上也能够助力碳中和。
从“消耗能源”的维度比较,液体制冷是减少了耗电,钳温器是不耗电还额外得到清洁电能;从“排放废热”的维度比较,液体制冷仍然像传统空调一样排放,钳温器不再排放,钳温器两个维度都优于液体制冷。另外,钳温器还有经济性、便捷性上的优势;钳温器作为基础支撑性技术,还具有规模化发展趋势,及由此带来的成本优势和标准化,是液体制冷所不具备的。
液体制冷中,中科曙光数据中心的“硅立方”获奖多多。前期,就“硅立方”和钳温器各有千秋的相关沟通,中科曙光总裁历军并未提出异议。
俗话说货卖一张皮,华丽包装往往会干扰辨别力。数据中心制冷技术变革事关碳中和,不是普通商品,不能掺杂品牌、资本等“人为添加物”,只应聚焦技术先进的“纯天然”。今天,从碳中和的角度再次考量钳温器与液体制冷的高下,决非锱铢必较的小肚鸡肠,计较的恰恰是天下大利、是利于数据中心与碳中和的“黄金分割”。
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