深度研究:Google最新数据中心自然冷却方案


 

Google将其数据中心技术作为一个核心竞争力,很少对外公布其技术细节,因此搜索巨人的数据中心一直是个谜。近日,谷歌公布了其数据中心能耗发展的图表,在图表中显示近年来谷歌在能耗控制方面有了明显的进步。在2010年第一季度,谷歌新建的数据中心综合电力使用效率为1.16(PUE),其中一个数据中心的PUE值达到了1.09.从公布的这些图表中,在纵向上我们可以看到Google在全球各地的多个数据中心PUE控制都已经达到非常高的水平;在横向上看曲线整体倾斜向下,说明还是个逐步改进、不断优化的精细化运营调优过程。这些图表的另一个显著特点是各个数据中心的PUE值随着时间轴,不管是在不同的季节,还是在一天的不同时间点上都表现出较大的波动性,说明Google数据中心的自然冷水平非常高。结合室外自然环境温度,尽量利用外界冷源带走热量,能不开启机械制冷就不启动。在散热方面只给够用的冷量,绝不浪费。

左:Google多个数据中心的多年PUE曲线 右:Google某一数据中心的日PUE曲线

本文针对Google数据中心的这些特点,将介绍Google位于欧洲的三个不同实现自然冷却方式的机房,这些机房都实现了100%自然冷却,都是没有chiller(制冷机组)的典型应用案例,分别是比利时水侧自然冷数据中心、爱尔兰空气侧自然冷数据中心和芬兰海水直接冷却数据中心。

当然本文提到的这些数据中心技术和机房所在当地的气候、政策、资源等相关,且属于完全定制的数据中心,不好为国内直接移植和借用,但思路和创新精神非常值得国内同行学习借鉴。

1、比利时数据中心

Google比利时的数据中心位于Saint - Ghislain,该数据中心的第一阶段在2008年初投入,并于2011年Q1完成全部阶段设计。2011年Q1的PUE可以低达1.09,而全年平均PUE可达到1.11.该数据中心采用蒸发冷却系统,从附近的工业运河抽取用水。“我们设计并制作了一个站内的水处理厂,”Kava说道,“这样我们就不用使用供应城市的可饮用水”。该数据中心利用运河的冷水来带走热量,并自己修建水处理厂,再将处理后的运河水给数据中心提供冷量,只采用冷却塔来散热,无chiller,实现了100%水侧自然冷机房,是谷歌的第一个完全自然冷的数据中心。

距离数据中心大约400米外的工业运河,Google建设了现场的水处理工厂,直接从运河中抽取河水。由于运河的水质比较糟糕,必须过滤处理并净化到工业用水标准,但Google也不会将河水过滤处理到非常干净的水平,只要可用于制冷散热即可。然后用水泵将净化后的冷水输送到模块化储冷大水罐,再供给到各个冷却塔,用于后续蒸发冷却。这个过程结果不仅冷却了服务器,还清洁了水源,当地的部长也称赞Google说这是一次双赢的合作。