南方基地携手浪潮为构建绿色数据中心“节”尽所能

随着云计算、大数据迅猛发展，数据连接一切成为未来趋势，同时也是企业优化业务流程的必要手段，因此，数据中心建设成为趋势下的必然产物。目前，虽然数据中心在我国的大规模建设刚刚起步，但速度增长很快，2016年我国数据中心产业同比增长近40.4%，市场总规模预计达七百多亿元。

在行业结构上，电信、金融行业的数据中心建设较早、投入较大、应用相对成熟，这两大行业数据中心建设投入占50%以上。然而，数据中心却是个耗电大户，据《中国数据中心能耗现状白皮书》显示，2015年数据中心的电耗达1000亿度，年耗电量超过全社会用电量的1.5%。

“节”尽所能 “花”落浪潮

当前国际领先的绿色数据中心PUE 值可低至1.2，而中国移动南方基地曾经的PUE值为2.2，这意味着IT 设备每耗1 度电，就有多达1.2 度的电被非IT 设备消耗掉了。随着不断增加的电力开支，耗电和散热成为数据中心的一大挑战。

南方基地是中国移动两大综合基地之一，它承担着中国移动集中化、云计算和IDC的运维，同时还肩负着对IT支撑架构进行创新研究和运维探索的重任。因此，南方基地决定对数据中心进行改造，以“去空调、去UPS”为方向，从致冷节能技术着手进行突破，有效降低PUE值。

众所周知，数据中心里布置着大量的服务器、交换机等IT设备，发热量很大。为保障IT设备的稳定运行，需要有一套环境控制系统，以保持数据中心的温度、湿度和洁净度在较小范围内波动。据中国移动南方基地总经理林湧双介绍：“南方基地现在一年的电费超过一个亿，其中估计有八千万是数据中心的消耗。”

以前，数据中心降温要么靠风冷，要么靠水冷，大家最熟悉的就是空调。但随着数据中心的发展及单位面积功率的提升，数据中心制冷方式也在不断演进与发展。“芯片级”致冷为接触式致冷，散热系统无需空气作为介质，能在确保安全工作的前提下进行高效散热，因此，南方基地决定采用全新的“芯片级”致冷方案。

“芯片级”热管水冷技术

此次由南方基地与浪潮及另外两家公司共同参与芯片级致冷方案研发，前期先各自研发，经过对比后选定最终方案。其中两家公司分别提出了浸泡式和直接水冷方案，而南方基地却提出了热管水冷的构想，这恰恰与浪潮的液冷方案不谋而合。南方基地对三种方案进行了长达两年的测试，用夏天最极端的高温天气测试获得的PUE值为参考进行评估，最终选定了浪潮的热管水冷方案。热管水冷方案具有可靠性高、成本低、工艺复杂度低、维护便利等优势，理论上在满足PUE值降低至1.2这个主要目标的同时，产品化的可行性非常高。

中国移动南方基地总经理 林湧双

三大技术挑战 浪潮将革命进行到底

目前，数据中心的致冷方式有比如浸泡式、液冷、风冷，这些是数据中心使用最为普遍的方式，但无论哪种方式，最终目的都是降低能耗。虽然有些致冷方案也能降低PUE值，但要么成本高，要么工艺复杂，或者是后期维护复杂，都不具备大规模推广的条件。而热管水冷方案更适合北上广深等业务需求和人才分布集中的一线城市，并且在选址方面也更加灵活。

但是，“芯片级”致冷方案虽好，却必须对服务器进行改造和定制。浪潮对传统双路服务器浪潮NF5280M4进行了设计调整，以热管液冷模块代替传统的散热翅片模块，通过自然热传导带走CPU等高发热密度芯片的热量。即使使用温度高达45℃的水流，也可对CPU进行高效散热，使其工作温度保持在正常范围内。

浪潮通信行业部广东区总经理 刘君伟

项目团队在改造的过程中遇到了很多问题。比如，液冷方案改变了服务器的整体散热策略，改造影响了风扇的正常运转，经常导致服务器死机，浪潮研发人员经过多次尝试，把服务器风扇数量减少到3个或2个，成功解决了这一问题。在设计热管时，热管的形状和排布也会影响到实际的散热效果，浪潮联合新创意的研发人员经过配合并多次优化，最终找到了散热效率最高的方式。

对致冷系统改造方面，由冷却塔、板式换热器、双循环水路代替传统精密空调，采用双通道设计、“接触式”致冷通道，排走高功耗高密度元器件的热量；“非接触式”致冷通道，排走低功耗低密度元器件热量。为了保证服务器的运行安全，浪潮和申菱共同承担起方案优化，即将水流进行分区，外循环封闭于致冷设备间，同时在服务器接口部分设计了防漏接头，内循环采用无腐蚀绝缘冷媒，以负压方式驱动水流，经反复测试，这种方式即便出现水路漏点也不会对服务器造成影响。

对于供电系统，此次采用市电直供，供电效率接近100%，使用高压直流作为热备份，确保市电失压时无缝切换。目前，浪潮作为项目总集成，整合多方资源，其基础架构成功落地，PUE降低至1.2以下。

与传统数据中心相比，新型数据中心节能效果非常突出，PUE值可由原先的2.2下降到1.2以下，省电节能高达45%，在同等业务能力下减少机房建筑面积70%，配套投资下降10%，并可广泛应用于高温高湿地区。目前，该科技成果已获得发明专利16项、实用新型专利35项，并成功入选了国家2015年工业转型升级资金绿色制造项目名单。

南方基地总经理林湧双表示：“南方基地希望在产品大规模应用之前能形成一个业界的标准，包括技术规划、设计规划、技术标准。”浪潮通信行业部广东区总经理刘君伟也表示：“未来，浪潮将与南方基地在数据中心的节能上继续探索和创新，浪潮愿意做火车头，和其它厂商一起把产品做起来，竖立绿色数据中心节能新标杆，让客户受益，让整个产业受益。”

目前，包括Google、微软、BAT等厂商都在积极引入各种绿色节能技术。通用做法比如水冷、自然冷却、冷热封闭通道、取消UPS、高温运行等，当然新能源技术也在逐步引入。可以说，在数据中心技术领域，出现了“百家争鸣，百花齐放”的现象。

而此次南方基地与浪潮共同研发的热管水冷技术是对数据中心里的服务器CPU芯片进行直接制冷，这样散热更快，而且芯片温度也可以进行随时控制，与其它制令技术相比，热管水冷技术更安全、更高效，维护方便、成本可控。

所以说，在未来绿色数据中心的建设中，浪潮的“芯片级”热管水冷技术无疑是一次技术的创新突破，我一直认为，一个产品如果差异化明显，并且在特定领域做到对手无法达到的高度，那么这个产品才具有更强的生命力。显然，此次浪潮给行业竖立起了一个新的标杆，如果能将改造后的方案推广到其他行业数据中心，对整个行业来说也是一份很大的贡献。

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