Smernica dizajnu chladných platní pre tepelný manažment priemyselného skladovania energie
V batériovom systéme sa kovový radiátor vhodný na vyplnenie nepriameho kontaktu s kvapalinou chladenou pracovnou kvapalinou nazýva kvapalinové chladenie. Kvapalinou chladené platne sú zvyčajne kovové platne alebo rúrky vytláčané alebo lisované z brúsnych nástrojov z hliníkovej zliatiny, ktoré sú zvárané a tvarované. Existujú tri typy zvárania pre kvapalinou chladené dosky: tvrdé spájkovanie, zváranie trením s miešaním a spájkovanie bez spájkovania.
Proces spájkovania je široko používaný pri tradičnom zváraní automobilových chladičov. Používa tekutý spájkovací materiál na navlhčenie základného materiálu, vyplnenie medzery rozhrania a difúziu so základným materiálom na spojenie zváraných častí. Výhodou zvárania je, že dokáže zvárať zložité štruktúry a hrúbka zváraných častí môže byť veľmi tenká. Zváranie trením je zvárací proces, ktorý využíva teplo vznikajúce vzájomným pohybom a trením medzi zváracou hlavou a čelnou plochou obrobku na dosiahnutie termoplastického stavu na konci. Tento typ zvárania vyžaduje, aby mal obrobok dostatočnú pevnosť. Spájkovanie bez materiálu je vyvinuté na báze spájkovania a hrúbka a hmotnosť zváraných dielov môže byť minimalizovaná.
Technológia chladenia kvapalinou zahŕňa hlavne tri typy: chladenie kvapalinou so studenou doskou, chladenie ponornou kvapalinou a chladenie striekanou kvapalinou. Chladenie chladiacou doskou kvapalinou je metóda, pri ktorej sa teplo zo súčiastok s vysokým ohrevom, ako sú serverové čipy, nepriamo prenáša do kvapaliny cez chladiacu dosku na rozptýlenie tepla, zatiaľ čo komponenty s nízkym ohrevom sú stále chladené vzduchom. Ponorné chladenie kvapalinou je, keď je server úplne ponorený do chladiacej kvapaliny
Teplo generované vykurovacím telesom je priamo prenášané do chladiacej kvapaliny, ktorá je odvádzaná cirkulačným prúdením alebo zmenou fázy vyparovania a kondenzácie chladiacej kvapaliny. Medzi nimi je cirkulačný tok chladiva jednofázové chladenie ponornou kvapalinou a fázová zmena vyparovania a kondenzácie chladiva je chladenie ponornou kvapalinou so zmenou fázy. Riadenie chladenia ponornou kvapalinou so zmenou fázy je zložitejšie a vyžaduje vyššie požiadavky. Kvapalinové chladenie rozprašovacieho typu je spôsob chladenia priamym rozprašovaním chladiacej kvapaliny na vykurovacie jednotky, ako sú čipy, a odvádzaním tepla konvekčným prenosom tepla. V súčasnosti sú hlavnými formami chladenie kvapalinou so studenou doskou a jednofázové chladenie ponorenou kvapalinou.
V trende evolúcie čipov sa spotreba energie v dizajne TDP čipu neustále zvyšuje, pričom jednotlivá spotreba energie dosahuje 350 W a jednotlivá dokonca 500 W, ktorá bude v budúcnosti naďalej rásť. V súčasnosti môžu rôzne technológie chladenia kvapalinou uspokojiť dlhodobé potreby odvádzania tepla čipom v budúcnosti a existuje ďalší priestor na zlepšenie. Napríklad chladenie kvapalinou so studenou doskou môže znížiť kontaktný tepelný odpor, dizajn mikrokanálov môže posilniť prenos tepla a chladenie ponorením a rozprašovaním kvapaliny môže zlepšiť prietokové polia.
Čo sa týka výberu chladiacej kvapaliny, v priemysle existujú možnosti, ako napríklad 25 % roztok etylénglykolu, roztok propylénglykolu, deionizovaná voda atď. Koncentrácia 25 % nie je konštantná hodnota a môže byť medzi 20 % a 30 %. Koncentrácia by nemala byť príliš vysoká, čo ovplyvňuje prietok a výkon odvádzania tepla pracovnej tekutiny. Tiež by nemal byť príliš nízky a nemôže hrať úlohu pri nemrznúcej a mikrobiálnej inhibícii. Keď je koncentrácia vyššia ako 20 %, roztok etylénglykolu a roztok propylénglykolu môžu mať určitý inhibičný účinok na mikroorganizmy. Deionizovaná voda má dobrý prenos tepla, ultranízku vodivosť, vyzretý proces prípravy a je netoxická a bezpečná. Je to jedna z alternatívnych chladiacich kvapalín, no treba venovať pozornosť údržbe chladiacej kvapaliny.
V budúcnosti musia inžinieri tepelného dizajnu presne pochopiť smer technologického vývoja a aktívne viesť diskusie a analýzy aplikácií chladenia kvapalinou. Zdôraznite inovatívny a nízkouhlíkový vývoj, aktívne uskutočňujte výskum a pilotné skúšky technológie chladenia kvapalinou a poskytnite efektívne a stabilné tepelné riešenia pre tepelný manažment skladovania energie.
