Η διαφορά της Άμεσης Υγρής Ψύξης και της Έμμεσης Υγρής Ψύξης
Το πρώτο βήμα στη διαδικασία θερμικού σχεδιασμού και ανάπτυξης είναι να επιβεβαιωθεί ποια μέθοδος ψύξης πρέπει να χρησιμοποιήσει το προϊόν, προκειμένου να κρατηθεί ο αντίστοιχος χώρος σχεδιασμού στο αρχικό στάδιο του προϊόντος. Επί του παρόντος, οι μέθοδοι ψύξης για ηλεκτρονικά προϊόντα χωρίζονται κυρίως σε τέσσερις κατηγορίες: φυσική απαγωγή θερμότητας, εξαναγκασμένη ψύξη αέρα και υγρή ψύξη. Με την αποτελεσματική ψυκτική του ικανότητα και τη χαμηλότερη αναλογία κατανάλωσης ενέργειας, τα συστήματα υγρής ψύξης χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στον θερμικό σχεδιασμό, τα οποία χωρίζονται περαιτέρω σε άμεση ψύξη και έμμεση ψύξη.
Απευθείας ψύξη: Τα εξαρτήματα βυθίζονται απευθείας σε υγρό για απαγωγή θερμότητας. Γνωστό και ως υγρό ψύξη εμβάπτισης ή υγρό ψύξη εμβάπτισης. Προς το παρόν, αυτή η τεχνολογία βρίσκεται σε άνοδο και ορισμένα κέντρα δεδομένων έχουν ήδη χρησιμοποιήσει αυτήν τη μέθοδο ψύξης. Η άμεση υγρή ψύξη έχει εξαιρετικά υψηλή απόδοση μεταφοράς θερμότητας και η κατανάλωση ενέργειας για τον έλεγχο της θερμοκρασίας μειώνεται σημαντικά σε σύγκριση με την ψύξη με αέρα. Επομένως, η τιμή PUE (Power Usage Efficiency, PUE=Total Equipment Energy Consumption/IT Equipment Energy Consumption) των κέντρων δεδομένων που χρησιμοποιούν βυθισμένη υγρή ψύξη μπορεί να μειωθεί σημαντικά και υπάρχουν αναφορές ότι ακόμη και χαμηλότερες τιμές από 1,05 μπορεί να είναι επιτεύχθηκε.
Από τη μορφή επαφής μεταξύ υγρού ρευστού εργασίας και εξαρτημάτων, η άμεση υγρή ψύξη μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: 1) Η υγρή ψύξη εμβάπτισης αναφέρεται σε ηλεκτρονικά προϊόντα εμποτισμού σε υγρή ηλεκτρική μόνωση, χημικά σταθερά, μη τοξικά και μη διαβρωτικά μέσα ψύξης ; 2) Η υγρή ψύξη τύπου ψεκασμού αναφέρεται στην ψύξη που επιτυγχάνεται με τον ψεκασμό μονωτικού υγρού στα εξαρτήματα θέρμανσης. Μια πραγματική αναλογία είναι ότι η ψύξη με βύθιση είναι παρόμοια με ένα λουτρό, ενώ η ψύξη με υγρό ψεκασμού είναι σαν ένα ντους.
Στην άμεση ψύξη υγρού, όταν το σημείο βρασμού του ψυκτικού που χρησιμοποιείται είναι αρκετά χαμηλό, το υγρό λειτουργικό υγρό θα εξατμιστεί στην επιφάνεια του θερμαντικού στοιχείου ή στην επιφάνεια διαστολής απαγωγής θερμότητας πάνω από το στοιχείο, με αποτέλεσμα εξαιρετικά υψηλό συντελεστή μεταφοράς θερμότητας και ικανότητα μεταφοράς μεγάλης ποσότητας θερμότητας με εξαιρετικά χαμηλή διαφορά θερμοκρασίας. Αυτή τη στιγμή είναι η πιο διαθέσιμη στο εμπόριο μέθοδος μεταφοράς θερμότητας με την υψηλότερη απόδοση μεταφοράς θερμότητας. Οι φυσαλίδες στο εσωτερικό της μηχανής απεικόνισης βυθισμένου υγρού ψύξης στην παραπάνω εικόνα είναι το εξατμισμένο υγρό λειτουργίας ψύξης. Η πυκνότητα του αερίου ψυκτικού μέσου είναι χαμηλή και οι φυσαλίδες συγκεντρώνονται στην κορυφή. Συμπυκνώνονται πίσω στο υγρό μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας και στη συνέχεια επιστρέφουν στην κοιλότητα για να ολοκληρώσουν τον κύκλο ψύξης. Η βασική τεχνολογία της άμεσης υγρής ψύξης είναι η στεγανοποίηση του χώρου ψύξης και ο έλεγχος της διαρροής αερίου-υγρού στο σύστημα. Σε ένα σύστημα άμεσης ψύξης υγρού με αλλαγή φάσης, εάν η θερμοκρασία δεν ελέγχεται σωστά, μπορεί να προκαλέσει γρήγορες αλλαγές στην πίεση του θαλάμου του εξοπλισμού και του ψυκτικού υγρού να εξατμιστεί και να διαφύγει. Σε ακραίες περιπτώσεις, η συσκευή μπορεί ακόμη και να εκραγεί.
Έμμεση ψύξη υγρού: Η θερμότητα από την πηγή θερμότητας μεταφέρεται πρώτα στη συμπαγή ψυχρή πλάκα, η οποία είναι γεμάτη με υγρό που κυκλοφορεί υγρό εργασίας. Το υγρό λειτουργικό ρευστό μεταφέρει τη θερμότητα που εκπέμπεται από ηλεκτρονικά προϊόντα στον εναλλάκτη θερμότητας, όπου η θερμότητα διαχέεται στο περιβάλλον. Στην έμμεση υγρή ψύξη, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα δεν έρχονται σε άμεση επαφή με το υγρό μέσο μεταφοράς θερμότητας. Προς το παρόν, τα ηλεκτρονικά προϊόντα με υψηλή ενοποίηση και υψηλή πυκνότητα ισχύος θα χρησιμοποιούν έμμεση υγρή ψύξη για απαγωγή θερμότητας. Όταν η πυκνότητα ισχύος του προϊόντος αυξάνεται περαιτέρω ή οι απαιτήσεις ελέγχου θερμοκρασίας γίνονται αυστηρότερες, απαιτούνται μέθοδοι σχεδιασμού απαγωγής θερμότητας με υψηλότερη απόδοση μεταφοράς θερμότητας. Οι κινητήρες αυτοκινήτων ήταν ένα από τα πρώτα προϊόντα που χρησιμοποιούσαν έμμεση υγρή ψύξη. Στον τομέα των ηλεκτρονικών προϊόντων, η έμμεση υγρή ψύξη έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διακομιστές, πακέτα μπαταριών ισχύος, μετατροπείς και άλλο εξοπλισμό.
Στην έμμεση υγρή ψύξη, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα δεν έρχονται σε άμεση επαφή με το υγρό μέσο μεταφοράς θερμότητας. Με άλλα λόγια, το υγρό ψυκτικό μέσο εδώ είναι απλώς ένα μέσο μεταφοράς θερμότητας, του οποίου η λειτουργία είναι να μεταφέρει τη θερμότητα που εκπέμπεται από τα εξαρτήματα σε ένα χώρο που είναι κατάλληλος για ανταλλαγή θερμότητας με τον έξω κόσμο. Σύμφωνα με τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο, η θερμότητα ούτε αυξάνεται ούτε μειώνεται. Αφού η θερμότητα μεταφερθεί από το υγρό σε μια τοποθεσία μακριά από την πηγή θερμότητας, χρειάζεται ακόμα να ρέει μέσω του εναλλάκτη θερμότητας για να μεταφέρει θερμότητα στον έξω κόσμο. Αυτό σχηματίζει έναν κλειστό βρόχο: η θερμότητα από τα εξαρτήματα μεταφέρεται στο υγρό ψυκτικό μέσο και η θερμοκρασία του υγρού ψυκτικού μέσου αυξάνεται. Όταν το υγρό ψυκτικό μέσο υψηλής θερμοκρασίας ρέει μέσω του εναλλάκτη θερμότητας, ανταλλάσσει θερμότητα με τον έξω κόσμο και η θερμοκρασία μειώνεται και στη συνέχεια ρέει πίσω στην πλευρά του εξαρτήματος για να απορροφήσει θερμότητα. Ολόκληρο το σύστημα έμμεσης υγρής ψύξης περιλαμβάνει όχι μόνο το τμήμα μεταφοράς θερμότητας, αλλά και το αντίστοιχο σύστημα ανταλλαγής θερμότητας.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι εάν υπολογιστεί με βάση το συνολικό χώρο που καταλαμβάνει ολόκληρο το σύνολο των στοιχείων θερμικής σχεδίασης, η διαφορά στην ικανότητα απαγωγής θερμότητας μεταξύ της έμμεσης ψύξης υγρού και της εξαναγκασμένης ψύξης με αέρα δεν είναι σημαντική. Αυτός είναι επίσης ένας από τους βασικούς λόγους για τους οποίους πολλά προϊόντα που δεν είναι βολικά στην εφαρμογή περιφερειακών ή έχουν τυποποιημένο χώρο δεν χρησιμοποιούν έμμεση υγρή ψύξη.
