一种水下数据中心热管理方法
2025-02-26 21:33
No.1344422119710400512
技术概要
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本技术涉及一种水下数据中心热管理方法,包括:S1:启动气液轮换式散热装置,并运行嵌设有该方法的系统;S2:获取第一检测参数并进行计算,基于计算结果判断装置采用的工作模式:液冷工作模式或风冷工作模式;S3:如果工作模式为液冷,则采集第二检测参数,并结合PID控制算法与PWM控制技术,确定水泵泵机功率;如果工作模式为风冷,则采集第三检测参数,并结合PID控制算法与PWM控制技术,确定风扇电机功率;S4:周期性的判断、更新装置的工作模式;如果装置在第一时间阈值内工作模式的切换次数超过第一次数阈值,则强制装置运行液冷工作模式,直至液冷工作模式运行时长超过第二时间阈值。该方法有利于提高水下数据中心的散热能力和能效。
背景技术
数据中心是现代企业运作的基石,它集中管理业务和数据,促进高效集成与广泛共享。这一平台集成了先进规划、专业工具和优化流程,形成协同智能的生态系统。数据存储设备是关键,需持续运行确保数据实时准确。但长时间运行产生的热量若不及时散发,将影响设备性能,缩短寿命,增加成本,甚至导致数据丢失和系统故障。 随着数字经济蓬勃兴起,大数据、云计算与AI技术广泛应用,数据存储与计算能力需求激增。传统数据中心面临能耗高、资源有限及散热难题,难以满足发展需求。在此背景下,水下数据中心作为创新解决方案脱颖而出。微软Natick团队于2014年提出此概念,通过海底密封舱部署IT设备,利用海水自然冷却,大幅降低能耗,故障率极低。该系统集岸站、电站、数据舱及缆线于一体,低碳绿色,运营高效,人员需求少,是集科技、大数据与环保理念于一身的新型海洋工程。 水下数据中心将IT设备置于海底密封容器,IT设备产生的热量由散热片、热管等元件传导至表面,借助海水作为自然冷源,将其引入数据中心的冷却管道,进而与设备散热系统热交换,实现高效散热。海水持续循环,通过泵送、管道与温控装置维持稳定流速与温度,确保设备最佳运行。水下数据中心在运行时,IT设备、电力设备和制冷设备等会产生大量的热能。由于数据中心全年不间断的工作,因此,这些热能通常以废热的形式持续不间断地排放至海水中。数据中心余热回收技术主要通过热泵等设备,将数据中心产生的废热进行提取和转换,并转换为可以利用的热能形式,如热水、蒸汽等。 鉴于海底环境的极端复杂性与微生物种群的多样性,水下数据中心的管道维护显得尤为重要,需实施定期且周密的清洁作业。这一需求直接导致了液冷系统必须遵循既定的时间表进行阶段性关闭,以确保维护工作的顺利进行。不仅如此,海水水质作为一个动态变化的因素,其质量受洋流循环、气候变化等多重外部条件的深刻影响。当监测到海水水质显著恶化,特别是腐蚀性成分增加时,为避免腐蚀性海水侵入管道内部,对管道结构造成不可逆的损害,水下数据中心必须立即采取应急措施,包括但不限于关闭相关液冷管道系统,从而有效隔绝不良水质。若水下数据中心未配备除液冷系统外的第二套散热解决方案,则在液冷管道系统关闭期间,数据中心内部将面临散热困难的挑战。 此外,在服务器负载较小、热量产生相对较少,且舱内环境温度处于较低水平时,若持续采用液冷系统,其复杂的液体循环机制与附加的冷却设备可能会面临利用率不足的问题,进而引发相对较高的能耗。相较之下,风冷系统因其灵活调整运行功率以适应低负载需求的能力,在此情境下展现出更高的能源效率,有助于实现能源的节约。同时,为了进一步提升能源利用效率,积极响应减少碳排放、降低水下数据中心对海洋热环境的影响,水下数据中心亟需加速发展余热回收技术。 为确保水下数据中心运行的连续性与稳定性不受影响,提高散热效能,提升能源利用效率,有必要设计一种用于水下数据中心的热管理方法。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
周海峰  鄢常瑞  李传浩  倪钰坤  曾纪泽  方智勇
技术所属: 集美大学
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