一种聪明的导管将数据中心的散热需求消减了90％

给芯片散热：这个金属盒内的微小铝制“散热鳍片”可以移走计算机服务器的电子器件产生的热量。

数据中心又饿又热又渴。美国大约有300万个数据中心，每年消耗数十亿升水和大约700亿千瓦时的电力（占全国总用电量的近2%）。其中大约40%的能量用于运转空调、冷却机、服务器风扇和其他设备以使计算机芯片保持凉爽。

现在，位于亚利桑那州斯科茨代尔的Force Physics公司开发了一种低功耗系统，据称它可以将数据中心的散热能耗需求降低90%。该公司的JouleForce导管是一种被动系统，它利用周围的、过滤过的、未制冷过的空气来将计算机芯片的热量带走。Force Physics计划于2月份在位于亚利桑那州钱德勒市的、隶属于H5 Data Centers的一处商业设施进行首次现场小规模试验。在那里，一个由30根导管组成的机架将为能耗36千瓦的IT设备散热，传感器将跟踪气流、温度、电力消耗量和气压。从为期一年的试验中收集的信息将用于向潜在客户展示该系统的性能。

在一个典型的数据中心，计算机设备的运行功率约为15兆瓦，其中1兆瓦用于为服务器的风扇提供电力。但是这样的数据中心还需要额外的7兆瓦（总负载为22兆瓦）来为其他冷却设备提供动力，以及每年还需要5亿升水。数据中心的数据流量预计每两年会翻一番，在这样的情况下，该行业对电力和水的需求将很快就会达到不可持续的程度。

照片来源：Forced Physics

据Force Physics首席技术官David Binger所说，该公司的导管可以帮助典型的数据中心消除对水或制冷剂的需求，并将其22兆瓦的负载减少7.72兆瓦，这意味着每年减少6760万千瓦时。按其说法，该数据中心还可以通过使用这一新系统每年在基础设施、运营和能源成本方面节省4500万美元。他说：“我们正在解决电子制造的问题。”

在今天的数据中心，电路板和其他电子元件被封装在比萨盒大小的金属容器中。40个盒子垂直堆放在机架上。一排排的机架并排摆放在狭窄的过道里，填满了一整层楼。精心设计的通风网络将冷空气吹到机架前部。每个盒子后部的小风扇将冷空气吸到盒子内的电子器件上。然后，机架后部的大风扇将变热后的空气从盒子里吸出来。

JouleForce导管是一个很窄的盒子，看起来也就能容纳两三枝长茎玫瑰。电路板不是安装在其内，而是附着在其外。一个标准的机架需要装上40根完全由铝制成的导管。不使用小的服务器风扇，相反，机架后部的四个大风扇通过导管吸进周围的空气。风扇是系统中唯一的活动部件，空气本身从不被制冷。对于普通数据中心来说，这些大型风扇仅需0.28 MW——与服务器风扇通常使用的1 MW相比，这要少得多。

在导管内部，3000个非常薄的铝制散热片排成两排，形成一个V形。V形的铝片可以轻松快速地将空气从后面排出。当风扇通过导管吸入空气时，低气压将其吸入散热鳍片之间的微通道。鳍片像梳子上的齿一样工作，将空气分子整齐地定向到相同的方向，并将它们排列成柱状。同时，来自附着的电子器件的热量转移到铝制散热鳍片中。当空气分子接触鳍片表面时，它们会从金属中吸收热量，这促使它们加速从后面排出。

空气离开导管时越热越好。在环境空气温度介于21°C和49°C之间的数十个实验室测试中，离开JouleForce导管的空气的测量温度约为65°C，比传统散热系统的高27°C。

“它非常高效，”HF Lenz Co.（一家以设计数据中心为主要业务的公司）的关键系统负责人Richard Madzar说。与Forced Physics并无隶属关系的Madzar说，他在实验室里看到了在模拟条件下导管的表现。他说：“它消除了服务器风扇，并且需要的电量低于其他方式消耗的电量”。这种导管是可重复使用的、模块化的和可回收的，对于这一点他也很喜欢。

目前还不清楚数据中心的管理者将如何应对这种新方法。Madzar说，他们的商业模式基于已经广泛使用的散热技术。例如，他们可能听说过依赖水或制冷剂的其他类型的传导散热方式，但这些系统主要用于超级计算机，并且往往比传统的散热技术更昂贵。如果JouleForce导管要成为日常用品，它必须要有更广泛的可获得性和更有竞争力的价格。“我需要在产品目录中看到它，”Madzar说。