随着数据中心算力密度和服务器功率持续提升,液冷系统逐渐成为高密度计算场景的重要散热方式。与传统风冷系统相比,液冷能够改变服务器热量传递路径,但液冷泵、CDU、换热设备、控制设备等同样会产生额外能源消耗。因此,对液冷服务器系统进行能效评价时,既要关注IT设备本身的功耗,也要分析液冷及相关配套设备的能源使用情况。
YD/T 3983-2021《数据中心液冷服务器系统能源使用效率技术要求和测试方法》于2021年12月2日发布,并于2022年4月1日实施,由中国通信标准化协会归口,工业和信息化部主管。该标准主要针对液冷服务器系统的能源使用效率提出技术要求和测试方法,为液冷系统设计、施工、部署以及测试阶段的能效评价提供技术参考。
标准介绍
YD/T 3983-2021重点解决液冷服务器系统运行过程中“消耗了多少能源”以及“这些能源消耗与服务器散热和IT负载之间如何对应”等问题。其关注范围并不局限于服务器本体,而是需要结合液冷系统及相关配套设备的能源消耗进行分析,从系统角度建立能源使用效率测试思路。
实际测试时,应根据液冷架构、服务器配置、运行负载以及测试目的明确能源统计边界。冷板式、喷淋式和浸没式液冷系统的设备组成存在差异,其辅助能耗也可能不同,因此不能直接使用一种液冷架构的测试方法和结果评价所有液冷服务器系统。
适用系统
| 系统类型 | 主要测试关注内容 | 应用特点 |
| 冷板式液冷服务器系统 | 服务器功耗与CDU、泵及换热设备能耗 | 适用于分析冷板液冷辅助系统对整体能源消耗的影响 |
| 喷淋式液冷服务器系统 | IT负载与喷淋循环、控制等设备能耗 | 需要结合喷淋液冷系统实际运行状态进行评价 |
| 浸没式液冷服务器系统 | 服务器功耗与循环、换热及控制设备能耗 | 重点关注浸没式液冷配套设备的辅助能源消耗 |
| 数据中心液冷系统 | 液冷设备及相关配套设施的能源使用情况 | 适用于系统部署及运行阶段的能效分析 |
能源使用效率测试重点
| 测试方向 | 主要内容 | 测试目的 |
| IT设备能耗 | 测试服务器在规定运行负载下的输入功率或能源消耗 | 建立服务器IT负载对应的能耗基础 |
| 液冷设备能耗 | 测试泵、CDU、换热及其他液冷设备的能源消耗 | 分析液冷辅助系统产生的额外能耗 |
| 系统综合能耗 | 按照确定的测试边界汇总相关设备能源消耗 | 形成系统能源使用效率分析基础 |
| 不同负载能耗 | 在不同服务器负载条件下进行能耗测试 | 分析负载变化对系统能效的影响 |
| 运行稳定性 | 持续运行并记录功耗及关键运行参数 | 确保能耗测试数据具有稳定性和代表性 |
影响液冷系统能效的主要因素
服务器实际工作负载是影响测试结果的重要因素。相同液冷系统在低负载、中负载和高负载条件下,其IT设备功耗和液冷辅助设备的相对能耗占比可能不同,因此开展能效测试时需要明确服务器运行状态,并保持测试工况具有可比性。
液冷循环系统的流量、压力和温度同样会影响辅助设备能耗。例如,泵的运行状态与循环流量和系统阻力存在关联,如果测试过程中液冷运行参数发生较大变化,可能导致辅助设备功耗同步变化。因此,能效测试不能只记录电功率,还应同步记录必要的液冷运行参数。
测试边界也是影响结果的重要因素。如果不同方案统计的设备范围不同,即使各自测试数据准确,也不适合直接进行横向比较。因此,在测试开始前应明确服务器、液冷设备及其他配套设备哪些纳入能源使用效率评价范围。
检测项目
| 检测项目 | 测试内容 | 测试目的/关注点 |
| 服务器输入功率测试 | 测试服务器在规定负载条件下的实时功率 | 确定IT设备运行能耗基础 |
| 液冷设备功率测试 | 测试泵、CDU及其他液冷设备运行功率 | 分析液冷辅助系统能源消耗 |
| 系统总能耗测试 | 采集测试边界内各设备的能源消耗 | 建立系统综合能耗数据 |
| 不同负载能效测试 | 改变服务器运行负载并记录能源消耗变化 | 评价不同负载下的能源使用效率 |
| 温度参数测试 | 记录服务器及液冷系统关键位置温度 | 结合热管理状态分析能耗变化 |
| 流量与压力测试 | 记录液冷系统运行流量、压力等参数 | 分析液冷运行条件与辅助能耗之间的关系 |
| 持续运行测试 | 在规定工况下持续采集功率和运行参数 | 验证能耗数据的稳定性 |
测试流程
- 测试需求确认:明确液冷架构、服务器配置、测试负载及能源使用效率评价目标。
- 测试边界确定:明确IT设备、液冷设备及其他相关配套设备的能耗统计范围。
- 测试工况建立:设置服务器运行负载,并确定液冷系统温度、流量、压力等运行条件。
- 测量系统配置:根据功率、电能、温度、流量和压力等参数配置相应测量设备。
- 稳定运行测试:待系统达到稳定运行状态后开始正式采集数据。
- 数据采集分析:同步记录IT设备和液冷辅助设备能耗,并结合运行参数进行分析。
- 结果评价:按照确定的测试边界和测试条件整理结果,形成能源使用效率测试结论。
测试注意事项
开展能效测试前,应优先确认测试边界和计算口径。服务器功耗、液冷设备功耗以及其他辅助设备是否纳入统计,需要在测试方案中明确,否则不同测试结果之间可能缺乏可比性。
测试过程中应保持服务器负载和液冷运行条件相对稳定,并同步记录温度、流量、压力等关键参数。如果服务器负载或液冷运行状态发生明显变化,应做好时间标记,避免将不同工况下的数据直接进行比较。
对于不同液冷架构或不同系统方案的能效对比,应尽可能保持服务器配置、负载水平、环境条件和测试边界一致。具体测试项目还应结合实际系统结构、客户要求和测试目的进行调整。
应用价值
依据YD/T 3983-2021开展能源使用效率测试,可以帮助企业拆分IT设备与液冷辅助设备的能源消耗,进一步了解液冷系统在不同负载条件下的能耗特征,为液冷方案优化、设备选型和运行参数调整提供数据支持。
对于数据中心液冷系统而言,能效测试不仅可以用于产品和系统验证,也可以为实际部署后的运行管理提供参考。通过统一测试边界、运行工况和数据采集方法,可以更准确地分析液冷系统能源消耗与散热需求之间的关系。
关于德恺液冷检测
德恺液冷检测可根据液冷服务器系统的架构、服务器负载和实际部署条件,协助梳理能源使用效率测试边界,并围绕功率、电能、温度、流量、压力等参数制定相应的数据采集和测试方案。
针对不同液冷系统的能效验证需求,可结合具体产品结构、运行工况和测试目标确定测试项目,重点保证测试条件、测量范围和数据分析方式与实际应用场景相匹配。
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