为什么数据中心水冷却不普及？

水+电=灾难

水冷允许比空气冷却更大的功率密度; 所以算出额外密度的成本节约（除非你的空间有限）。 然后计算水灾的风险成本（例如1％*您的设施的成本）。 然后做一个简单的风险回报比较，看看它是否适合你的环境。

所以我会在几个部分中打破我的答案：

• 水与空气和矿物油的物理性质
• 用水风险和历史不良经验
• 冷却数据中心的总成本
• 传统的液体冷却系统的弱点

水的物理性质与其他人相比

首先有一些简单的规则：

• 液体可以输送比气体更多的热量
• 蒸发液体提取物更多的热量（冰箱中使用）
• 水具有所有液体的最佳冷却性能。
• stream动的stream体提取物的热量比不stream动的stream体更好
• 湍stream需要更多的能量来移动，但比层stream更好地提取热量。

如果比较水和矿物油与空气（相同体积）

• 矿物油比空气好大约1500倍

• 水比空气好大约3500倍

• 石油在各种条件下都是不良导体，用于冷却大功率变压器。

• 石油取决于它的确切types是一种溶剂，能够溶解塑料
• 如果水不纯（包含矿物质），水是电力的良导体，否则不是
• 水是一个很好的电解质。 所以金属接触水可以在一定条件下溶解。

现在对我上面所说的一些评论：比较是在大气压下进行的。 在这种情况下，水在100°C沸腾，高于加工者的最高温度。 所以当用水冷却时，水保持液体。 使用有机化合物如矿物油或氟利昂（冰箱中使用的）进行冷却是某些应用（发电厂，军用车辆…）的经典冷却方法，但长期使用直接与塑料接触的油尚未完成在IT行业。 所以它对服务器部件的可靠性的影响是未知的（绿色演进并没有说一个字）。 让你的液体移动很重要。 依靠在不移动的液体内的自然运动来去除热量是无效的，并且无pipe道地正确地引导液体是困难的。 由于这些原因，浸入式冷却远未成为冷却问题的完美解决scheme。

技术问题

使空气stream动很容易，泄漏不会对安全构成威胁（效率很高）。 它需要大量的空间和消耗能源（15％的桌面消耗都送给你的粉丝）

进行液体移动很麻烦。 你需要pipe道，冷却块（冷板）连接到你想要冷却的每个组件，一个坦克，一个泵，也许filter。 而且，由于需要移除液体，所以维修这样的系统是困难的。 但是它需要更less的空间和更less的能源。

另外一个重要的问题是，如何devise基于空调系统和散热风扇的主板，台式机和服务器，已经有很多研究和标准化的问题了。 而最终的devise不适合液体系统。 更多信息在formfactors.org

风险

• 如果你的devise做得不好，水冷系统可能会泄漏。 热pipe是没有泄漏的液体系统的一个很好的例子（ 更多信息请看这里 ）
• 普通的水冷系统只冷却热的部件，因此仍然需要其他部件的气stream。 所以你有两个冷却系统，而不是一个，你会降低你的空气冷却系统的性能。
• 采用标准devise，漏水如果与金属部件接触会造成很大的损害。

备注

• 纯净水是电力的不良导体
• 几乎电子元件的每一部分都涂有一层不导电的涂层。 只有焊盘没有。 所以几滴水可以是无害的
• 现有的技术解决scheme可以减轻水风险

冷却空气会降低其容纳水分（湿度）的能力，因此存在冷凝风险（对电子设备不利）。 所以当你冷却空气时，你需要去除水分。 这需要能量。 人的正常湿度水平约为湿度的70％。因此，您可能需要在冷却后为人们放回空气。

数据中心的总成本

当您考虑在数据中心进行散热时，您必须考虑到其中的每个部分：

• 调节空气（过滤，去除多余的湿度，移动它…）
• 冷热空气不能混合，否则会降低效率，存在热点风险（冷点不足）
• 您需要一个系统来提取过多的热量，或者必须限制热量生产密度（每个机架的服务器数量较less）
• 你可能已经有了pipe道去除房间的热量（把它运送到屋顶）

数据中心的成本受其密度（每平方米服务器数量）和功耗的驱动。 （其他一些因素也被纳入考虑范围，但不包括在本讨论范围内）数据中心总表面分为服务器本身，冷却系统，公用设施（电力…）和维修室使用的表面。 如果每个机架有更多的服务器，则需要更多的散热空间，以便散热。 这限制了数据中心的实际密度。

习惯

数据中心非常复杂，需要大量的可靠性。 数据中心的停机原因统计表明，80％的停机时间是由人为错误造成的。

为了达到最佳的可靠性水平，您需要大量的程序和安全措施。 因此，在数据中心的历史上，所有的程序都是为了空气冷却系统而制定的，如果不禁止数据中心的话，水被限制在最安全的地方使用。 基本上，水是不可能接触到服务器的。

到目前为止，没有一家公司能够提供足够好的水冷解决scheme来改变事实。

概要

• 从技术上讲，水更好
• 服务器devise和数据中心devise不适用于水冷
• 目前的维护和安全程序禁止在服务器内部使用水冷
• 没有任何商业产品足够用于数据中心

虽然我们确实有一些水冷机架（实际上是惠普机架，不知道是否还是制造这些机架），但是这些天直接水冷却有点老派。 大多数新的大型数据中心正在build设吸气隧道，你推入你的机架，然后拉动环境空气，排出或捕获重复利用收集的热量通过设备。 这意味着根本不需要冷却，并且节省了大量的能源，复杂性和维护，尽pipe它限制了系统使用非常特定的机架/尺寸，并且需要在前面留出备用的机架空间。

水是一种通用溶剂。 给予足够的时间，它会吃掉所有的东西。

水冷还会增加您在信息中提到的数据中心的复杂度（并且代价高昂）。

大多数数据中心的灭火系统在很多情况下都不包含水，其原因很多，水损害大于火灾损失，而且数据中心负责正常运行（使用备用发电机供电等） ，这意味着很难切断某些东西（如果发生火灾）给它喷水。

那么你可以想象一下，如果你的数据中心里有一些复杂的水冷却系统，在发生火灾时会放弃这个鬼魂？ 让人惊讶。

我认为简单的答案是增加了相当的复杂性。 这不是一个空间问题。

如果你有大量的水来处理（pipe道，径stream等），则会增加很多风险……水和电混合不好（或者它们混合得太好，取决于你如何看待它）。

另一个与水有关的问题是湿度。 大规模的，它会把你所有的空调系统循环。 那么蒸发就会产生矿物质堆积，毫无疑问，这里其他的东西我都没有想到。

水不应该用于数据中心冷却，而是一种与电力混合非常好的矿物油。 见http://www.datacenterknowledge.com/archives/2011/04/12/green-revolutions-immersion-cooling-in-action/

即使解决scheme是新的技术是相当古老的，但是这种变化到现有的数据中心变得非常困难，因为您需要用新型机架replace现有的机架…

数据中心不使用水的主要原因是大多数水冷系统是原始的。 他们都需要快速连接将服务器连接到机架中的水源，这些都是故障的根源，特别是在DC中可能有成千上万的故障。 他们也使服务器更难以服务，在大多数情况下，你仍然需要粉丝。 所以你正在增加复杂性。

在人力方面，大多数设施经理拒绝改变。 他们非常熟练地使用空气冷却，而转移到液体会使这些技能过时。 此外，每一家OEM厂商都会拒绝改变，因为这意味着一个完整的产品线重做。

变化只会带来a）更好的液体冷却devise和b）立法来强制改变

水冷却中心是非常有效的节约能源，如果你有净化水。 但是如果他们密切接触，危险更大。 1）湿度/湿度水平
2）水电。

他们这样做，但您需要定制工程组件，OVH（世界上最大的数据中心之一）正在使用水冷超过10年。

看看这个链接，你可以看到他们的衣架： http : //www.youtube.com/watch?v=wrrZxmfevoE

经典公司的主要问题是你需要做一些研发来使用这种技术。

水实际上可能不是最好的stream体使用。 正如指出的那样，随着时间的推移，它将会消除每一件事情。 当然，水在冷却应用中有很好的用途，但是铝土并不是最好的。 但矿物油也可能会起作用，也不是最好的select。

特殊的导热油是非腐蚀性的 – 不像水 – 是专门devise用作传热stream体。 Paratherm已经做了很多种。

这个问题可能会导致一个闭环热交换器，我们正在谈论大量的数据。

该解决scheme已经制定，但不适用于电子环境，来自农业机械。 要命名它，液压。 快速卡扣软pipe末端是防漏的，如果由于任何原因他们断开连接，他们也closures他们自己的男性和女性的一端。 在最坏的情况下，断开连接时不会有超过1-2个小液滴。

所以我们可以消除这部分。 然而，devise适合每个需要被冷却的芯片/电路的合适的铜部件却是一项艰巨的任务。 在液体冷却的情况下，每一个需要排除多余热量的部件都需要被覆盖。 它需要一个相对高压泵，压力传感器和减压器，以确保每个机架有适量的液体循环和防止故障。 电子closures阀也是需要的。 这并不是什么新东西，因为这些部件已经制造出来，即使首先是出于不同的意图。 许多小型风扇具有冗余的优点，因此需要多个泵单元来防止单点故障的可能性。

除此之外，如果它是一个真正的闭环循环，那么移动低粘度的传热stream体而不是大量的空气自然会自行消失。

其实它有多种方式来做到这一点。 首先，空调成本和风机运行成本将会降低。 永远不要低估这些成本。 即使是一个小风扇也可能需要几瓦的功率，而风扇在一段时间后会失效。 一个液压泵可以运行 – 考虑到这个应用中涉及的低压 – 从字面上来看是24/7年，取代了大量的风扇。 接下来，服务器级芯片能够承受滥用，并且可以在非常高的温度下运行。 即使如此，让它们保持凉爽，预期的寿命也会更长，这些东西的价格永远不会被低估。 空气过滤，以防止灰尘和湿气将不再需要。

这些因素远远超出了这种冷却技术的缺点。 但是，初期投资较高。 解决scheme当然可以提供更高密度的服务器设置，但目前这个投资根本不被数据中心所考虑。 重build现有的冷却解决scheme需要时间，而时间就是金钱。 服务也将是非常容易的，笨重的散热片根本不需要，也不会是粉丝。 减less潜在故障点的数量（每个风扇都是其中之一）应该记住，冗余泵也可以在没有操作员的任何交互的情况下启动。 也有球迷自己也热。 考虑一个单位内有20个风扇，每个风扇的功率不超过5瓦。 最终的结果将是另外100瓦的热量摆脱不知何故。 泵和驱动电机也会发热，但不在机架内。 与目标系统分离并隔离。 在短路的情况下，如果电源有源元件短路，这种液体冷却实际上可以移动足够的热量，从而减less火灾蔓延的可能性。 在火附近移动新鲜空气不是最好的主意。 另外塑料部件熔化和塑料部件是可燃的。 传热stream体将会在风扇会融化的温度下高效运行，从而有可能为另一个短路源提供机会。

那么液体冷却会有危险吗？ 我认为从安全的angular度来看，小粉丝堆是危险的。 从使用寿命的angular度来看，我认为液冷更受欢迎。 唯一的缺点是员工培训和初始投资。 除此之外，即使在中期，也是一个更可行的解决scheme。

它的工作原理非常好，但是它耗资巨大，需要耗费数千台机器，占用大量空间。 加上它没有必要。 游戏平台可以通过多种方式合并在一起。 任何具有良好的通风条件，即使是100％的气stream，也不会有任何问题。