2021mathorcupC题:海底数据中心的散热优化设计

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2021mathorcupC题:海底数据中心的散热优化设计思路分享

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C题 海底数据中心的散热优化设计
据统计，全球数据中心每年消耗的电量，占全球总电量的 2%左右，而 其中能源消耗的成本占整个 IT 行业的 30%-50%，特别是电子器件散热所需 消耗的能量占比极大。 目前，国内大数据中心主要建设在内陆地区，预计 2020 年大数据中心 年经济体量超过 3000 亿元。但大数据中心建设在陆地上需要占用大量土地，
冷却时需要消耗大量的电能和冷却水资源，并花费大量建设成本。由于沿
海发达省市数据中心增长迅猛，类似的资源矛盾尤为突出。 “海底数据中心项目（Project UDC）”是将服务器等互联网设施安装在
带有先进冷却功能的海底密闭的压力容器中，用海底复合缆供电，并将数
据回传至互联网；海底数据中心通过与海水进行热交换，利用巨量流动海
水对互联网设施进行散热，有效节约了能源。海底数据中心对岸上土地占
用极少，没有冷却塔，无需淡水消耗，既可以包容海洋牧场、渔业网箱等
生态类活动，又可与海上风电、海上石油平台等工业类活动互相服务。将
数据中心部署在沿海城市的附近水域可以极大地缩短数据与用户的距离，
不仅无需占用陆上资源，还能节约能源消耗，是完全绿色可持续发展的大
数据中心解决方案。 据悉，2015 年 8 月，微软首次在美国西部加利福尼亚州一处海域对一
个水下数据中心的原型机进行了测试。研究人员在位于美国西北部华盛顿
州的微软总部办公室对其进行操控，为期 3 个月的测试取得了超出预期的
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成功。该水下数据中心原型机装配了传感器，可以感知压力，湿度等状况，
帮助研究人员更好地了解其在水下环境的运行情况。2018 年微软 Project Natick 项目在苏格兰海岸线附近的水域中实验性地部署了一个水下的数据
中心。这是数据中心首次部署在海底，这个数据中心被设计成集装箱样式，
然后被悬放在海平面 117 英尺处，之后海底数据中心通过铺设的海底电缆
与陆上操作中心相连。海底数据中心以城市工业用电为主，海上风能、太
阳能、潮汐能等可再生能源为辅，具有低成本、低时延、高可靠性和高安
全性的特点。据微软团队测算，海底数据中心的故障率是陆地的 1/8。

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