Pokrok vo výskume chladenia s ponorenou fázou v dátovom centre

So zlepšovaním výkonu počítačov a integráciou výpočtovej techniky sa zvýšila hustota tepelného toku dátových centier a zvyšujú sa aj požiadavky na systémy odvodu tepla. Vzhľadom na horúce miesta a problémy s vysokou spotrebou energie tradičného vodného chladenia a chladenia vzduchom je ťažké riešiť vznikajúce problémy

Požiadavky elektronických zariadení na odvod tepla viedli k vývoju technológie chladenia s ponorenou fázou. Ponorený chladiaci systém so zmenou fázy sa skladá hlavne z odparovacej časti, kondenzačnej časti a cirkulačného systému.

Vykurovacie zariadenie je ponorené do izolačného inertného Priameho kontaktu s prostriedkom na odvod tepla.

Táto metóda má výhody dobrého odvodu tepla a nízkej spotreby energie. V súčasnosti je technológia chladenia so zmenou fázy ponorenia v plienkach. V najbližších rokoch, s rýchlym rozvojom technológií, ako je inteligentný priemysel a cloud computing, sa nové technológie odvodu tepla reprezentované chladením so zmenou fázy ponorenia určite stanú hlavnou technológiou odvodu tepla pre dátové centrá.

Tento článok berie ako východiskový bod hlavnú štruktúru a princíp ponoreného chladiaceho systému s fázovou zmenou, analyzuje súčasné zameranie výskumu a stav vývoja z výberu chladiacich materiálov a mechanizmu prenosu varu a vyhliadky na technológiu ponoreného chladenia s fázovou zmenou. .

Vedci vykonali množstvo výskumov o metódach odvádzania tepla v dátových centrách: tradičné vzduchom chladené odvádzanie tepla bolo optimalizované pre organizáciu prúdenia vzduchu, vodou chladené servery na odvádzanie tepla boli inštalované so základnou doskou, technológia odvádzania tepla pomocou tepelných trubíc, ponorená zmena fázy. chladenie a rekuperácia odpadového tepla.

Výskum rôznych technológií na zníženie spotreby energie. Zároveň veľkí výrobcovia serverov doma aj v zahraničí tiež aktívne skúmajú účinné metódy odvádzania tepla. China's Sugon Company raz uviedla na trh ponorený chladiaci server, ako je znázornené na obrázku 2.

Tento server je možné použiť v dátových centrách. Hodnota PUE v počítačovej miestnosti je znížená na 1,05 a spotreba energie je znížená o viac ako 30 % v porovnaní s tradičným vzduchom chladeným dátovým centrom. Ekonomické prínosy sú značné."Kirin" server spustený spoločnosťou Alibaba nevyžaduje klimatizáciu, ventilátory a ďalšie príslušenstvo a môže byť nasadený kdekoľvek. Šetrí viac ako 75 % priestoru a vysoký stupeň vzduchotesnosti chráni elektronické komponenty pred prachom, vlhkosťou a inými faktormi a je chránený pred vonkajším rušením. Okrem zariadení na odvádzanie tepla sa niektoré spoločnosti zaviazali k výskumu a vývoju chladiacich médií, ktoré vyvinula spoločnosť 3M v USA Chladivo A Novec, ktoré má najzákladnejšie izolačné vlastnosti, má bod varu nižší ako bežné chladiace médiá (ako je čistá voda, fluórovaná kvapalina a minerálny olej).

V rôznych smeroch výskumu, ponorenie Vďaka svojim výhodám, ako je vysoký výkon odvádzania tepla, pohodlná údržba a nízka hlučnosť, sa technológia chladenia s fázovou zmenou stala stredobodom súčasného výskumu.

Výber chladiaceho média Zariadenie ponoreného chladiaceho systému so zmenou fázy vyžaduje vysoký tesniaci výkon a vyššie požiadavky na hardvérové ​​vybavenie; výber chladiaceho média je zároveň kľúčom k technológii chladenia s ponorenou fázou. Kvalifikované chladiace médium by malo mať nasledujúce vlastnosti.

(1) Má vysoké latentné teplo odparovania, to znamená, že rovnaké množstvo rozptylu tepla využíva menej chladiaceho média, čo môže zlepšiť účinnosť rozptylu tepla a zároveň znížiť dodatočnú spotrebu energie čerpadiel, chladiacich veží a iných zariadení.

(2) Spĺňa požiadavky na izoláciu v kvapalnom, plynnom a zmiešanom stave plyn-kvapalina.

(3) Mal by mať nízky bod varu. Keď teplota servera nie je príliš vysoká, chladiaca kvapalina môže tiež prejsť stabilnou fázovou zmenou, ktorá odoberie teplo, aby sa zabezpečila stabilná teplota servera a normálna prevádzka dátového centra.

(4) Nekorozívne pre serverové materiály.

(5) Je šetrný k životnému prostrediu, netoxický a neškodný a ľahko sa s ním manipuluje.

(6) Vysoká hospodárnosť. V súčasnosti sú aromatické látky, kremičitany a fluórované uhľovodíky zahrnuté do výskumu chladiaceho média ponorného chladiaceho systému s fázovou zmenou. Minerálny olej a fluórovaná kvapalina sú rozšírenejším priamym kontaktným chladiacim médiom. Minerálny olej je lacný ､Šetrný k životnému prostrediu, netoxický a neškodný, ale ľahko sa rozkladá a je horľavou látkou, ktorá je nebezpečnejšia. V porovnaní s minerálnym olejom je cena fluoridu o niečo vyššia, ale jeho vlastnosti sú stabilné, spomaľujú horenie a majú vhodnú dielektrickú konštantu. Najpopulárnejšie chladiace médium súčasnosti. Xu Yongsheng a ďalší použili ihlové elektródy na simuláciu bežného extrémne nerovnomerného prostredia elektrického poľa a postavili platformu na detekciu čiastočného výboja založenú na 50 Hz vysokonapäťovom AC systéme testovania odolnosti proti napätiu, aby preskúmali vplyv varu chladiva na čiastočný výboj. prahová hodnota. Výsledky výskumu ukazujú, že varom chladiva sa zníži izolačná prahová hodnota izolačného prostredia. Mo Shenyang a ďalší použili zariadenie na testovanie izolácie na vykonanie systematickej štúdie charakteristík rozpadu chladiva FC-72 v kvapalnom, plynnom a dvojfázovom stave. , Dielektrická pevnosť pár FC-72 sa získala testom prerušenia napätia pri výkonovej frekvencii a bol uskutočnený test dielektrickej pevnosti pary chladiva s nízkym bodom varu pri viacnásobnom tlaku. Wu Xilei a ďalší simulovali 4 bežne používané fluórované kvapaliny (FC-72, Vplyv Novec649, HFE-7100 a D-1) na efekt rozptylu tepla ponoreného chladiaceho systému so zmenou fázy. Výsledky simulácie ukazujú, že hustota tepelného toku potrebná na prenos tepla varom D-1 je najmenšia, ale jeho maximálna kapacita rozptylu tepla je blízka Novec649, o niečo nižšia ako FC-72 a HFE-7100, môže nahradiť existujúci elektronický fluorovaný kvapalina Novec649 v ponorenom chladení so zmenou fázy. Dong Jinxi a iní analyzovali chladivo na báze syntetických uhľovodíkov (PAO) a etylénglykol #65 prostredníctvom experimentov Fyzikálne a termodynamické vlastnosti podobného chladiva (ďalej len #65), #65, má vyššiu schopnosť odvádzať teplo ako PAO, ale fyzikálna stabilita a nevodivosť PAO sú vyššie ako #65. Teraz existuje menej výskumov o chladiacich médiách a je potrebný ďalší výskum a našiel sa chladiace médium so stabilnými fyzikálnymi vlastnosťami a vysokou kapacitou odvádzania tepla.

Ďalšia optimalizácia technológie chladenia s ponorenou fázou môže zlepšiť jej účinnosť chladenia. Ďalšie smery výskumu sú nasledovné.

(1) Pripravte chladiace médium so stabilnými vlastnosťami, študujte vplyv nerovnomerného prostredia elektrického poľa na vlastnosti chladiacej kvapaliny a vykonajte test dielektrickej pevnosti chladiaceho média pri vysokej intenzite poľa.

(2) Fluórovaná kvapalina má silnú prchavosť, výskum a vývoj zodpovedajúcich tesniacich materiálov chladiča.

(3) Prostredníctvom experimentov ďalej skúmajte vplyv rôznych faktorov na tvorbu bublín v mikrokanáli, študujte mechanizmus prenosu varného tepla na povrchu servera a vytvorte reprezentatívnejší model prenosu varného tepla.

(4) Časovo otestujte obalové polymérové ​​materiály elektronických zariadení, aby ste zaistili ich životnosť, znížili náklady na údržbu počas používania servera a znížili spoľahlivosť spôsobenú častou údržbou.