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海底数据中心数据舱一期测试样机入海前检查除了节约电能,节水也是一大优势。海底数据中心没有冷却塔,可以节约大量水资源。一座功率20MW的数据中心每年节水超过60万立方米,同样以市场渗透率10%计算,预计2025年我国可以减少淡水消耗5700万吨以上。“海底数据中心的建设,对于解决需求增长与扩建受限之间的矛盾,特别是快速发展中的沿海地区数字经济,具有深远的战略意义。”正是看到了这些优势,在2020年开发首台样机之时,李震欣然接受邀请,也迎来了设计新型数据中心冷却系统的挑战。
3、耗电柜机“埋”海里安全可靠吗
把数据中心放在海底,这本身就很颠覆认知。很多人冒出的第一个念头是通电的设备绝对不能碰水。数据中心舱体里装满了一刻都离不开电的服务器,怎么保证海水淹不着?就算用特别密封的壳体保护得很好,但海底下生物系统复杂多样,生物附着物和海水腐蚀侵害难题,也一样横亘在面前。即便以上两项都做得很好,那么多柜机的硬件、软件如果需要维护和更换,是需要人下到海底,还是将数据舱吊回海面?疑惑点就是创新点,也是设计路径和解决方案的着力点。UDC攻关团队直接面临三大难题,一是密封安全性,二是抗附着和腐蚀能力,三是可长期无人维护。从哪里下手呢?就从密封安全开始吧。UDC攻关团队找到彼时还在上海交通大学的胡勇教授,他可是“蛟龙号”载人潜水器结构系统主任设计师。下潜5000米和下潜50米相比,乍一想,似乎后者更简单。“这么想就错了!实际上,对于密封性而言,深海压力大,结构和材料只要符合要求,通过压力可以更好地实现密封。但浅海的外部压力小,壳体的设计还要兼顾制冷设备和各种商用需求,尤其是浅海生物系统较深海更复杂,生物附着和腐蚀侵害更严重,某种程度上说也更难。”全程参与UDC项目技术攻关的工程师傅荣荣解释道。
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海底数据中心数据舱内部胡勇接受记者采访时,回忆起前期参与数据中心开发过程中,提出的“解题”思路——壳体的密封性是一方面,还有长期耐久性、耐腐蚀性能、后期维修性、设备的安装工艺都要同步考虑。如此看来,设计一个海底数据中心,绝对是个系统工程。
4、融合创新,找准切入点后突飞猛进
深圳海兰云总经理苏洋直言,进行壳体设计需要综合考虑全流程使用方案。为了确保海底数据中心与传统数据中心的相对性优势,首先就要分析论证其使用流程、维护保障流程、全寿命周期内节能指标的预算,以及与现有陆上数据中心的性价比比较分析。与此同时,还要提前考虑布放方案、供电方案、设备安装方案、中期维护方案相关技术路线等存在的不确定性,因为这些变量会极大影响总体技术方案的最终实施效果。这些都难不倒常年跟海洋打交道的UDC攻关组工程师们。20年来,他们积累了大量海洋科技原创技术,比如原生海底智能监控技术、原生高智能配电技术以及高可靠海底接驳技术等。他们还拥有多个全球技术研发团队,以及高校、院所、央企等各领域高级别专家智囊团与合作者。苏洋认为,复杂问题要想求解,最重要的是找到切入口,“首先从节能指标入手”。胡勇赞同,一定要实事求是,根据实际情况,先确定最合理的水下冷却系统方案。这样一来,冷却系统方案就又成为重中之重的前提条件。仅仅依靠舱体用海水自然冷却显然不符合实际。与微软试验地在苏格兰海域完全不同,我国东南沿海海域的海水温度比较高,“如果非要完全效仿微软用海水进行舱体自然冷却,则需要设计非常庞大的结构体,才能实现泵循环冷却”。苏洋与胡勇、李震同时否定了这一设想。因为如此一来,结构将复杂化,不符合壳体材料选型既要满足安全性又要最省成本的要求,所以,设计最终壳体结构时,采用了混合结构。所谓混合结构,就是在舱体内外同步搭载机柜级分体制冷系统和舱外热循环系统,确保舱内运行温度适宜,同时散热效果达标。这就是UDC攻关组与李震教授团队合作研发的UDC原生柔性制冷技术。相比于现有技术中的冷却系统,UDC创新方案实现了海水全自然冷却,不需要设置制冷机和冷却塔等装置,也节省了相关的制造与维护成本。
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