Effiziente Flüssigkeitskühltechnologie für Rechenzentren
Mit der beschleunigten Entwicklung von Branchen wie künstlicher Intelligenz, Cloud Computing und Big Data sind Nachfrage, Umfang und Bauaufwand von Rechenzentren deutlich gestiegen. Allerdings wird das Energieverbrauchsproblem in Rechenzentren immer gravierender. Aufgrund der Tatsache, dass ein erheblicher Teil des Energieverbrauchs in herkömmlichen Rechenzentren auf Kühlsysteme zurückzuführen ist, ist es notwendig, neue Flüssigkeitskühlungstechnologien zu nutzen, um umweltfreundliche Rechenzentren zu bauen.
Die TDP (Thermal Design Power) des Chips steigt sukzessive an, einige Chips erreichen sogar 360 W. Dies stellt eine ernsthafte Herausforderung für die Wärmeableitung von Serverchips in traditionellen Rechenzentren dar, die üblicherweise luftgekühlte Kühltechnologie verwenden. Generell gilt, dass eine Wärmestromdichte von etwa 5-10 W/cm² die Grenze der luftgekühlten Kühltechnik erreicht hat und höhere Wärmestromdichten leicht dazu führen können, dass große Wärmemengen nicht mehr abgeführt werden können Chips rechtzeitig. Die wichtigste Maßnahme, die Rechenzentren zur Lösung dieses Problems ergreifen können, ist die Flüssigkeitskühlungstechnologie. Im Allgemeinen ist die Wärmeleistung von Flüssigkeiten viel besser als die von Luft, mit einer Wärmeleitfähigkeit, die etwa dem 15-25-fachen der Luft entspricht, und einer spezifischen Wärmekapazität, die sogar dem 1000-3500-fachen der Luft entspricht. Die flüssigkeitsgekühlte Wärmeableitungstechnologie hat im Vergleich zur luftgekühlten Wärmeableitungstechnologie eine überlegene Leistung bei der Wärmeübertragung gezeigt.
Im Vergleich zu Sprüh- und Tauchflüssigkeitskühlungstechnologien muss bei der Kaltplatten-Flüssigkeitskühlungstechnologie das Problem der Kühlmittelleitfähigkeit nicht berücksichtigt werden. Es stehen viele Arten von Kühlmitteln zur Verfügung, wie z. B. entionisiertes Wasser, Nanoflüssigkeiten usw., und ihre thermischen Eigenschaften sind im Allgemeinen besser als isolierende Kühlmittel. Darüber hinaus kann die Optimierung der Strömungskanalstruktur der Kühlplatte die konvektive Wärmeübertragungsfläche vergrößern oder die Intensität der konvektiven Wärmeübertragung erhöhen und dadurch die Wärmeübertragung effektiv stärken. Derzeit wird die Kühlplattenkühlungstechnologie in Rechenzentren hauptsächlich zur Chip-Flüssigkeitskühlung eingesetzt, und die Hauptforschungsrichtung ist die Optimierung der Kanaltopologie.
Im Rechenzentrum kommt die Sprühkühlungstechnologie zum Einsatz, und die elektronischen Geräte im Server werden häufig durch Kontaktkühlung mithilfe von Sprühplatten gekühlt. Die Strahlkühlungstechnologie und die Sprühkühlungstechnologie sind zwei Technologien, die einen höheren Wärmefluss und eine höhere Wärmeableitung erreichen können.
Das grundlegende Funktionsprinzip der Tauchkühlung besteht darin, elektronische Geräte vollständig in Kühlflüssigkeit einzutauchen und eine Wärmeableitung durch Zirkulation zu erreichen. Die Tauchkühlungstechnologie gehört zur passiven Vollflüssigkeitskühlungstechnologie. Derzeit sind die Hauptforschungsrichtungen der Immersionskühlungstechnologie: Optimierung der Immersionswärmeübertragungsstruktur (Anordnung und Wärmeableitungsoberflächenstruktur), hocheffizientes Immersionskühlmittel und Immersionssiedewärmeübertragung.
Derzeit konzentriert sich die Forschungsrichtung der Flüssigkeitskühlungstechnologie hauptsächlich auf die Optimierung von Wärmeübertragungsstrukturen, effiziente Kühlflüssigkeiten und die Zweiphasen-Siedewärmeübertragung. Die Optimierung von Wärmeübertragungsstrukturen, wie Array-Anordnung und Mikro-/Nano-Oberflächenstrukturen, um durch Änderung der Strömungseigenschaften des Arbeitsmediums eine hervorragende Wärmeübertragungsleistung zu erzielen und den Komfort der Verarbeitungstechnologie zu verbessern, ist zu einem der Schlüsselthemen für geworden seine wirksame Werbung. Die Flüssigkeitskühlungstechnologie in Rechenzentren steckt noch in den Kinderschuhen und es gibt noch viele wichtige Probleme, die dringend angegangen werden müssen. Im Vergleich zu Rechenzentren, die auf Luftkühlungstechnologie basieren, haben Rechenzentren, die auf Flüssigkeitskühlungstechnologie basieren, erhebliche Änderungen in ihrem internen Layout, ihrer Architektur, ihrer Ausrüstung und anderen Anforderungen erfahren, die unweigerlich zu einer Neukonstruktion der relevanten Industriekette von Rechenzentren führen werden
