Efficiente tecnologia di raffreddamento a liquido per data center

Con lo sviluppo accelerato di settori come l’intelligenza artificiale, il cloud computing e i big data, la domanda, le dimensioni e gli sforzi di costruzione dei data center sono aumentati in modo significativo. Tuttavia, il problema del consumo energetico nei data center sta diventando sempre più grave. Dato che una parte significativa del consumo energetico nei data center tradizionali proviene dai sistemi di raffreddamento, è necessario utilizzare le tecnologie emergenti di raffreddamento a liquido per costruire data center ecologici.

Il TDP (thermal design power) del chip aumenta gradualmente e alcuni chip raggiungono addirittura i 360 W. Ciò rappresenta una seria sfida per la dissipazione del calore dei chip dei server nei data center tradizionali che comunemente utilizzano la tecnologia di raffreddamento ad aria. In generale, una densità di flusso di calore di circa 5-10 W/cm² ha raggiunto il limite della tecnologia di raffreddamento con raffreddamento ad aria e densità di flusso di calore più elevate possono facilmente far sì che una grande quantità di calore non possa essere scaricata dall'ambiente. patatine in modo tempestivo. La misura principale che i data center possono adottare per risolvere questo problema è la tecnologia di raffreddamento a liquido. In generale, la prestazione termica dei liquidi è molto migliore di quella dell'aria, con una conduttività termica di circa 15-25 volte quella dell'aria e una capacità termica specifica addirittura 1000-3500 volte quella dell'aria. La tecnologia di dissipazione del calore raffreddata a liquido ha dimostrato prestazioni superiori nel trasferimento di calore rispetto alla tecnologia di dissipazione del calore raffreddata ad aria.

Rispetto alle tecnologie di raffreddamento a liquido a spruzzo e ad immersione, la tecnologia di raffreddamento a liquido con piastra fredda non deve considerare il problema della conduttività del liquido refrigerante. Sono disponibili molti tipi di refrigerante, come acqua deionizzata, nanofluidi, ecc., e le loro proprietà termiche sono generalmente migliori rispetto al refrigerante isolante. Inoltre, l'ottimizzazione della struttura del canale di flusso della piastra fredda può aumentare l'area di trasferimento di calore convettivo o migliorare l'intensità del trasferimento di calore convettivo, rafforzando così efficacemente il trasferimento di calore. Attualmente, la tecnologia di raffreddamento a piastre fredde nei data center viene utilizzata principalmente per il raffreddamento a liquido dei chip e la direzione principale della ricerca è l'ottimizzazione della topologia dei canali.

Nel data center viene applicata la tecnologia di raffreddamento a spruzzo e i dispositivi elettronici nel server vengono spesso raffreddati per contatto utilizzando piastre di spruzzo. La tecnologia di raffreddamento a getto e la tecnologia di raffreddamento a spruzzo sono due tecnologie che possono ottenere un flusso di calore e una dissipazione del calore più elevati.

Il principio di funzionamento di base del raffreddamento ad immersione è quello di immergere completamente i dispositivi elettronici nel liquido di raffreddamento e ottenere la dissipazione del calore attraverso la circolazione. La tecnologia di raffreddamento ad immersione appartiene alla tecnologia di raffreddamento passiva a liquido. Allo stato attuale, le principali direzioni di ricerca della tecnologia di raffreddamento ad immersione sono: ottimizzazione della struttura di trasferimento del calore per immersione (disposizione e struttura superficiale di dissipazione del calore), refrigerante ad immersione ad alta efficienza e trasferimento di calore per ebollizione per immersione.

Allo stato attuale, la direzione della ricerca sulla tecnologia di raffreddamento a liquido si concentra principalmente sull'ottimizzazione delle strutture di trasferimento del calore, sull'efficienza dei liquidi di raffreddamento e sul trasferimento del calore in ebollizione a due fasi. L'ottimizzazione delle strutture di trasferimento del calore, come la disposizione degli array e le micro/nanostrutture superficiali, per ottenere eccellenti prestazioni di trasferimento del calore modificando le caratteristiche di flusso del fluido di lavoro e come migliorare la comodità della tecnologia di lavorazione, è diventata una delle questioni chiave per la sua efficace promozione. La tecnologia di raffreddamento a liquido nei data center è ancora agli inizi e ci sono ancora molte questioni chiave che devono essere affrontate con urgenza. Rispetto ai data center basati sulla tecnologia di raffreddamento ad aria, i data center basati sulla tecnologia di raffreddamento a liquido hanno subito cambiamenti significativi nel layout interno, nell'architettura, nelle apparecchiature e in altri requisiti, che inevitabilmente ricostruiranno la relativa catena industriale dei data center