Αποτελεσματική τεχνολογία υγρής ψύξης για κέντρα δεδομένων

Με την επιταχυνόμενη ανάπτυξη βιομηχανιών όπως η τεχνητή νοημοσύνη, το cloud computing και τα μεγάλα δεδομένα, η ζήτηση, η κλίμακα και οι προσπάθειες κατασκευής των κέντρων δεδομένων έχουν αυξηθεί σημαντικά. Ωστόσο, το πρόβλημα κατανάλωσης ενέργειας στα κέντρα δεδομένων γίνεται όλο και πιο σοβαρό. Λόγω του γεγονότος ότι ένα σημαντικό μέρος της κατανάλωσης ενέργειας στα παραδοσιακά κέντρα δεδομένων προέρχεται από συστήματα ψύξης, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν αναδυόμενες τεχνολογίες υγρής ψύξης για την κατασκευή πράσινων κέντρων δεδομένων.

Το TDP (θερμική ισχύς σχεδιασμού) του τσιπ αυξάνεται σταδιακά και μερικά τσιπ φτάνουν ακόμη και τα 360 W. Αυτό αποτελεί σοβαρή πρόκληση για τη διάχυση της θερμότητας των τσιπ διακομιστών σε παραδοσιακά κέντρα δεδομένων που χρησιμοποιούν συνήθως τεχνολογία ψύξης με αέρα. Σε γενικές γραμμές, μια πυκνότητα ροής θερμότητας περίπου 5-10 W/cm ² έχει φτάσει στο όριο της τεχνολογίας αερόψυκτης ψύξης και οι υψηλότερες πυκνότητες ροής θερμότητας μπορούν εύκολα να οδηγήσουν σε αδυναμία εκκένωσης μεγάλης ποσότητας θερμότητας από το μάρκες έγκαιρα. Το κύριο μέτρο που μπορούν να λάβουν τα κέντρα δεδομένων για να λύσουν αυτό το πρόβλημα είναι η τεχνολογία υγρής ψύξης. Σε γενικές γραμμές, η θερμική απόδοση των υγρών είναι πολύ καλύτερη από αυτή του αέρα, με θερμική αγωγιμότητα περίπου 15-25 φορές αυτή του αέρα και ειδική θερμική ικανότητα ακόμη και 1000-3500 φορές μεγαλύτερη από αυτή του αέρα. Η τεχνολογία απαγωγής θερμότητας με υγρόψυκτο έχει επιδείξει ανώτερη απόδοση στη μεταφορά θερμότητας σε σύγκριση με την αερόψυκτη τεχνολογία απαγωγής θερμότητας.

Σε σύγκριση με τις τεχνολογίες ψύξης υγρού ψεκασμού και εμβάπτισης, η τεχνολογία ψύξης υγρού ψυχρής πλάκας δεν χρειάζεται να εξετάσει το ζήτημα της αγωγιμότητας του ψυκτικού. Υπάρχουν πολλοί τύποι ψυκτικού που διατίθενται, όπως απιονισμένο νερό, νανορευστά κ.λπ., και οι θερμικές τους ιδιότητες είναι γενικά καλύτερες από το μονωτικό ψυκτικό. Επιπλέον, η βελτιστοποίηση της δομής του καναλιού ροής ψυχρής πλάκας μπορεί να αυξήσει την περιοχή μεταφοράς θερμότητας ή να ενισχύσει την ένταση της μεταφοράς θερμότητας, ενισχύοντας έτσι αποτελεσματικά τη μεταφορά θερμότητας. Επί του παρόντος, η τεχνολογία ψύξης ψυχρής πλάκας στα κέντρα δεδομένων χρησιμοποιείται κυρίως για την ψύξη με υγρό τσιπ και η κύρια ερευνητική κατεύθυνση είναι η βελτιστοποίηση τοπολογίας καναλιών.

Η τεχνολογία ψύξης με ψεκασμό εφαρμόζεται στο κέντρο δεδομένων και οι ηλεκτρονικές συσκευές στον διακομιστή συχνά ψύχονται με τρόπο επαφής χρησιμοποιώντας πλάκες ψεκασμού. Η τεχνολογία ψύξης με πίδακα και η τεχνολογία ψύξης με ψεκασμό είναι δύο τεχνολογίες που μπορούν να επιτύχουν υψηλότερη ροή θερμότητας και απαγωγή θερμότητας.

Η βασική αρχή λειτουργίας της ψύξης με εμβάπτιση είναι η πλήρης βύθιση των ηλεκτρονικών συσκευών σε ψυκτικό υγρό και η επίτευξη απαγωγής θερμότητας μέσω της κυκλοφορίας. Η τεχνολογία ψύξης εμβάπτισης ανήκει στην τεχνολογία παθητικής ψύξης με όλα τα υγρά. Επί του παρόντος, οι κύριες ερευνητικές κατευθύνσεις της τεχνολογίας ψύξης εμβάπτισης είναι: βελτιστοποίηση της δομής μεταφοράς θερμότητας εμβάπτισης (διάταξη και δομή επιφανειακής διάχυσης θερμότητας), ψυκτικό υψηλής απόδοσης εμβάπτισης και μεταφορά θερμότητας βρασμού εμβάπτισης.

Επί του παρόντος, η ερευνητική κατεύθυνση της τεχνολογίας υγρής ψύξης επικεντρώνεται κυρίως στη βελτιστοποίηση των δομών μεταφοράς θερμότητας, των αποτελεσματικών ψυκτικών υγρών και της μεταφοράς θερμότητας με βρασμό δύο φάσεων. Η βελτιστοποίηση των δομών μεταφοράς θερμότητας, όπως η διάταξη συστοιχιών και οι μικρο/νανο επιφανειακές δομές, για την επίτευξη εξαιρετικής απόδοσης μεταφοράς θερμότητας αλλάζοντας τα χαρακτηριστικά ροής του ρευστού εργασίας και τον τρόπο βελτίωσης της ευκολίας της τεχνολογίας επεξεργασίας, έχει γίνει ένα από τα βασικά ζητήματα για την αποτελεσματική προώθησή του. Η τεχνολογία υγρής ψύξης στα κέντρα δεδομένων είναι ακόμη στα σπάργανα και εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά βασικά ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν επειγόντως. Σε σύγκριση με κέντρα δεδομένων που βασίζονται στην τεχνολογία ψύξης αέρα, τα κέντρα δεδομένων που έχουν κατασκευαστεί με τεχνολογία υγρής ψύξης έχουν υποστεί σημαντικές αλλαγές στην εσωτερική τους διάταξη, αρχιτεκτονική, εξοπλισμό και άλλες απαιτήσεις, οι οποίες αναπόφευκτα θα ανακατασκευάσουν τη σχετική βιομηχανική αλυσίδα κέντρων δεδομένων