Immersionsflüssigkeitskühlungsanwendung im Rechenzentrum
Mit der rasanten Entwicklung rechenintensiver Anwendungen wie künstlicher Intelligenz, Internet der Dinge, Kryptowährung und AR/VR führt der steigende Rechenbedarf dazu, dass sich Rechenzentren schrittweise zu „hoher Leistung, hoher Dichte und hohem Energieverbrauch“ entwickeln. Der Energieverbrauch des Rechenzentrums setzt sich grob aus Kommunikations- und Netzwerkgeräten, Stromversorgungs- und Verteilungssystem, Beleuchtung und Zusatzgeräten sowie Kühlsystem zusammen. Dabei macht der Energieverbrauch des Kühlteils etwa 40 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs aus des Rechenzentrums. Die Verbesserung der Effizienz des Kühlsystems des Rechenzentrums und die Reduzierung des Energieverbrauchs sind sehr wichtig, um das Ziel „Double Carbon“ zu erreichen.
Zu den gängigen Methoden der Flüssigkeitskühlung gehören Kühlplatte, Sprühen und Eintauchen. Unter diesen weist die Immersionsflüssigkeitskühlung die höchste Wärmeübertragungseffizienz auf und kann lokale Hotspots vermeiden. Es ist das wahrscheinlichste technische Mittel zur Lösung verschiedener Probleme, mit denen das Kühlsystem in der Hochleistungsrechnerumgebung konfrontiert ist.
Höhere Energieeffizienz:
Bei der Immersionsflüssigkeitskühlung wird Kühlmittel als Wärmeübertragungsmedium verwendet. Die Flüssigkeit hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität, sodass sie Wärme schneller leiten und effektiver absorbieren kann. Da gleichzeitig der Einsatz von Ventilatoren und Klimaanlagen reduziert wird, weist das Rechenzentrum mit Immersionsflüssigkeitskühlungstechnologie einen geringeren PuE auf.
Höhere Leistungsdichte:
Darüber hinaus kann wirksam verhindert werden, dass das Gerät aufgrund der schlechten Temperatur der Kühlflüssigkeit in die Luft und Luftfeuchtigkeit eingetaucht wird, wodurch das Gerät wirksam vor Korrosion der Kühlflüssigkeit und des Lüfters im Maschinenraum geschützt werden kann.
Höhere Raumausnutzung:
Die hervorragende thermische Leistung der Immersionsflüssigkeitskühlung ermöglicht eine enge Anordnung der Server ohne Trennungsabstand, und es ist keine Lüfterkonfiguration erforderlich. Es sind keine Klima- und Kühlgeräte im Maschinenraum, keine geschlossenen Einrichtungen für Kalt- und Warmkanäle und keine Doppelböden erforderlich. Daher hat die Immersionsflüssigkeitskühlung eine höhere Raumausnutzung als herkömmliche Kühllösungen.
Realisierung der Immersionsflüssigkeitskühlung:
Die durch die Immersionskühlflüssigkeit erzeugte Wärme kann in zwei Phasen unterteilt werden: einphasige Flüssigkeitsimmersionskühlung und zweiphasige Flüssigkeitsimmersionskühlung:
Einphasige Flüssigkeits-Tauchkühlung:
Beim einphasigen Immersionsflüssigkeitskühlsystem sind alle Heizkomponenten von IT-Geräten vollständig in das zirkulierende nichtleitende Kühlmittel eingetaucht und die von den Geräten abgegebene Wärme wird direkt auf das Kühlmittel übertragen. Das Kühlmittel der einphasigen Immersionsflüssigkeitskühlung hat normalerweise einen hohen Siedepunkt, und das Kühlmittel ändert nach der Wärmeaufnahme seine Phase nicht und bleibt immer im flüssigen Zustand.
Zweiphasige Flüssigkeits-Tauchkühlung:
Wenn die Kühlflüssigkeit in den Kondensator eingetaucht wird, wird eine große Wärmemenge in die kochende Flüssigkeit aufgenommen und von der flüssigen Kühlflüssigkeit absorbiert. Gleichzeitig wird eine große Wärmemenge von der flüssigen Kühlflüssigkeit aufgenommen, die bis zum Siedepunkt in den Kondensator eingetaucht ist. Das im Kondensator erhitzte Kühlwasser wird über das zirkulierende Kühlflüssigkeitssystem abgeführt.
Probleme und Herausforderungen:
1. Obwohl die Tauchflüssigkeitskühlungstechnologie eine hervorragende Wärmeableitungsleistung aufweist, besteht für herkömmliche Rechenzentren keine große Nachfrage, das traditionelle Wärmeableitungssystem auf Tauchflüssigkeitskühlung aufzurüsten, außer in bestimmten Szenarien wie dem Kryptowährungs-Mining digitaler Währungen.
2. Da die Tauchflüssigkeitskühlungstechnologie die Flüssigkeitswärmeableitung nutzt, muss die Hardwareausrüstung normalerweise richtig angepasst werden, um mit dem Kühlmittel kompatibel zu sein und sich an die Tauchkühlung anzupassen. Obwohl einige OEMs die für die Tauchflüssigkeitskühlung geeignete Ausrüstung unterstützen, haben viele Gerätehersteller die Tauchflüssigkeitskühlung nicht entwickelt oder getestet.
3. Bei der Berechnung der Einsatzkosten des Tauchflüssigkeitskühlsystems müssen alle tatsächlichen Kosten umfassend berücksichtigt werden. Darin enthalten sind nicht nur die Kosten für den Tank und das Kühlmittel der Flüssigkeitskühlanlage sowie die daraus resultierenden Wartungskosten, sondern auch die Umbau- und Wartungskosten einer Reihe anderer Einrichtungen wie Pumpen, Wärmetauscher, Filter und Sensoren, um die Konstruktionspraxis der zu erfüllen Flüssigkeitskühlsystem.
