zastosowanie chłodzenia cieczą zanurzeniową w centrum danych
Wraz z szybkim rozwojem aplikacji intensywnie korzystających z obliczeń, takich jak sztuczna inteligencja, Internet rzeczy, kryptowaluty i AR/VR, rosnące zapotrzebowanie na obliczenia sprawia, że centra danych stopniowo rozwijają się w kierunku „wysokiej wydajności, dużej gęstości i wysokiego zużycia energii”. Zużycie energii przez centrum danych obejmuje w przybliżeniu sprzęt komunikacyjny i sieciowy, system zasilania i dystrybucji, oświetlenie i sprzęt pomocniczy oraz system chłodzenia. Wśród nich zużycie energii przez część chłodzącą stanowi około 40 procent całkowitego zużycia energii centrum danych. Poprawa wydajności systemu chłodzenia centrum danych i zmniejszenie zużycia energii są bardzo ważne dla osiągnięcia celu „podwójnego węgla”.
Typowe metody chłodzenia cieczą obejmują zimną płytę, natryskiwanie i zanurzanie. Wśród nich chłodzenie cieczą zanurzeniową ma najwyższą wydajność wymiany ciepła i pozwala uniknąć lokalnych gorących punktów. Jest to najbardziej prawdopodobny środek techniczny umożliwiający rozwiązanie różnych problemów napotykanych przez system chłodzenia w środowisku obliczeń o wysokiej wydajności.
Wyższa efektywność energetyczna:
Chłodzenie cieczą zanurzeniową wykorzystuje chłodziwo jako medium przenoszące ciepło. Ciecz ma wyższą przewodność cieplną i pojemność cieplną właściwą, dzięki czemu może szybciej przewodzić ciepło i skuteczniej absorbować ciepło. Jednocześnie, ponieważ zmniejsza się wykorzystanie wentylatorów i klimatyzatorów, centrum danych wykorzystujące technologię zanurzeniowego chłodzenia cieczą ma niższe pue.
Większa gęstość mocy:
Ponadto może skutecznie zapobiegać zanurzeniu sprzętu w powietrzu i wilgoci z powodu złej temperatury cieczy chłodzącej, co może skutecznie chronić sprzęt przed korozją cieczy chłodzącej i wentylatora w maszynowni.
Większe wykorzystanie przestrzeni:
Doskonała wydajność cieplna chłodzenia cieczą zanurzeniową umożliwia ścisłe rozmieszczenie serwerów bez odległości od siebie i nie ma potrzeby konfigurowania wentylatorów. Nie ma potrzeby instalowania urządzeń klimatyzacyjnych i chłodniczych w maszynowni, nie ma potrzeby instalowania zamkniętych urządzeń dla kanałów zimnego i gorącego, nie ma potrzeby stosowania podniesionych podłóg. Dlatego też zanurzeniowe chłodzenie cieczą charakteryzuje się większym wykorzystaniem przestrzeni niż tradycyjne rozwiązania chłodzące.
Realizacja chłodzenia cieczą zanurzeniową:
Ciepło wytwarzane przez zanurzeniową ciecz chłodzącą można podzielić na dwie fazy: jednofazowe chłodzenie zanurzeniowe cieczą i dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe cieczą:
Jednofazowe chłodzenie zanurzeniowe w cieczy:
W jednofazowym zanurzeniowym układzie chłodzenia cieczą wszystkie elementy grzewcze sprzętu IT są całkowicie zanurzone w krążącym nieprzewodzącym płynie chłodzącym, a ciepło emitowane przez urządzenie jest bezpośrednio przekazywane do płynu chłodzącego. Płyn chłodzący do jednofazowego chłodzenia cieczą zanurzeniową ma zwykle wysoką temperaturę wrzenia, a płyn chłodzący nie zmieni fazy po pochłonięciu ciepła i zawsze pozostanie w stanie ciekłym.
Dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe w cieczy:
Kiedy ciecz chłodząca zostanie zanurzona w skraplaczu, duża ilość ciepła zostanie pochłonięta przez wrzącą ciecz i zostanie pochłonięta przez ciecz chłodzącą. Jednocześnie duża ilość ciepła zostanie pochłonięta przez ciecz chłodzącą zanurzoną w skraplaczu do temperatury wrzenia. Podgrzana woda chłodząca w skraplaczu jest odprowadzana przez układ cyrkulującej cieczy chłodzącej.
Problemy i wyzwania:
1. Chociaż technologia zanurzonego chłodzenia cieczą charakteryzuje się doskonałą wydajnością rozpraszania ciepła, nie ma dużego zapotrzebowania na to, aby konwencjonalne centra danych modernizowały tradycyjny schemat rozpraszania ciepła do zanurzonego chłodzenia cieczą, z wyjątkiem specyficznych scenariuszy, takich jak wydobywanie szyfrowanych walut cyfrowych.
2. Ponieważ technologia zanurzonego chłodzenia cieczą wykorzystuje rozpraszanie ciepła w cieczy, aby była kompatybilna z chłodziwem, sprzęt zwykle musi być odpowiednio dostosowany, aby dostosować się do chłodzenia zanurzonego. Chociaż niektórzy producenci OEM oferują sprzęt odpowiedni do zanurzonego chłodzenia cieczą, wielu producentów sprzętu nie zaprojektowało ani nie przetestowało zanurzonego chłodzenia cieczą.
3. Obliczając koszt wdrożenia zanurzonego systemu chłodzenia cieczą, należy kompleksowo uwzględnić wszystkie rzeczywiste wydatki. Obejmuje nie tylko cenę zbiornika urządzenia chłodzącego ciecz i chłodziwa oraz późniejsze koszty konserwacji, ale także koszty transformacji i konserwacji szeregu innych urządzeń, takich jak pompy, wymienniki ciepła, filtry i czujniki, aby spełnić wymagania praktyki projektowej układ chłodzenia cieczą.
