Wydajna technologia chłodzenia cieczą dla centrów danych
Wraz z przyspieszonym rozwojem branż takich jak sztuczna inteligencja, przetwarzanie w chmurze i duże zbiory danych, znacznie wzrósł popyt, skala i nakłady na budowę centrów danych. Jednak problem zużycia energii w centrach danych staje się coraz poważniejszy. Ze względu na fakt, że znaczna część zużycia energii w tradycyjnych centrach danych pochodzi z systemów chłodzenia, konieczne jest wykorzystanie pojawiających się technologii chłodzenia cieczą do budowy ekologicznych centrów danych.
TDP (termiczna moc obliczeniowa) chipa stopniowo wzrasta, a niektóre chipy osiągają nawet 360 W. Stanowi to poważne wyzwanie w zakresie odprowadzania ciepła przez chipy serwerowe w tradycyjnych centrach danych, które powszechnie korzystają z technologii chłodzenia chłodzonego powietrzem. Ogólnie rzecz biorąc, gęstość strumienia ciepła wynosząca około 5-10 W/cm ² osiągnęła granicę technologii chłodzenia chłodzonego powietrzem, a wyższe gęstości strumienia ciepła mogą łatwo doprowadzić do tego, że duża ilość ciepła nie będzie mogła zostać odprowadzona z chipsy w odpowiednim czasie. Głównym środkiem, jaki centra danych mogą podjąć, aby rozwiązać ten problem, jest technologia chłodzenia cieczą. Ogólnie rzecz biorąc, właściwości cieplne cieczy są znacznie lepsze niż powietrza, przy przewodności cieplnej około 15-25 razy większej niż powietrze i pojemności cieplnej właściwej nawet 1000-3500 razy większej niż powietrze. Technologia rozpraszania ciepła chłodzona cieczą wykazała lepszą wydajność w zakresie wymiany ciepła w porównaniu z technologią rozpraszania ciepła chłodzoną powietrzem.
W porównaniu z technologiami chłodzenia cieczą natryskową i zanurzeniową, technologia chłodzenia cieczą z zimną płytą nie wymaga uwzględniania kwestii przewodności chłodziwa. Dostępnych jest wiele rodzajów chłodziwa, takich jak woda dejonizowana, nanopłyny itp., a ich właściwości termiczne są na ogół lepsze niż chłodziwo izolacyjne. Ponadto optymalizacja struktury kanału przepływowego zimnej płyty może zwiększyć powierzchnię konwekcyjnego przenoszenia ciepła lub zwiększyć intensywność konwekcyjnego przenoszenia ciepła, skutecznie wzmacniając w ten sposób wymianę ciepła. Obecnie technologia chłodzenia zimną płytą w centrach danych jest wykorzystywana głównie do chłodzenia cieczą chipów, a głównym kierunkiem badań jest optymalizacja topologii kanałów.
W centrum danych stosowana jest technologia chłodzenia natryskowego, a urządzenia elektroniczne w serwerze są często chłodzone kontaktowo za pomocą płyt natryskowych. Technologia chłodzenia strumieniowego i technologia chłodzenia natryskowego to dwie technologie, które mogą osiągnąć większy strumień ciepła i rozpraszanie ciepła.
Podstawową zasadą działania chłodzenia zanurzeniowego jest całkowite zanurzenie urządzeń elektronicznych w cieczy chłodzącej i uzyskanie odprowadzenia ciepła poprzez cyrkulację. Technologia chłodzenia zanurzeniowego należy do pasywnej technologii chłodzenia cieczą. Obecnie głównymi kierunkami badań technologii chłodzenia zanurzeniowego są: optymalizacja struktury wymiany ciepła zanurzeniowego (układ i struktura powierzchni odprowadzania ciepła), wysokosprawnego chłodziwa zanurzeniowego oraz wymiany ciepła wrzenia zanurzeniowego.
Obecnie kierunek badań technologii chłodzenia cieczą skupia się głównie na optymalizacji struktur wymiany ciepła, wydajnych cieczy chłodzących i dwufazowym wrzeniu ciepła. Optymalizacja struktur wymiany ciepła, takich jak układ matrycowy i struktury powierzchni mikro/nano, w celu osiągnięcia doskonałej wydajności wymiany ciepła poprzez zmianę charakterystyki przepływu płynu roboczego oraz w jaki sposób poprawić wygodę technologii przetwarzania, stała się jednym z kluczowych zagadnień dla jego skuteczną promocję. Technologia chłodzenia cieczą w centrach danych jest wciąż w powijakach i nadal istnieje wiele kluczowych problemów, którymi należy pilnie się zająć. W porównaniu do centrów danych zbudowanych w oparciu o technologię chłodzenia powietrzem, centra danych zbudowane w oparciu o technologię chłodzenia cieczą przeszły znaczące zmiany w swoim wewnętrznym układzie, architekturze, wyposażeniu i innych wymaganiach, co nieuchronnie spowoduje przebudowę odpowiedniego łańcucha branżowego centrów danych
