حجم عظیم دادهها و محاسبات، چالشهای بیسابقهای انرژی و سرمایش را برای مراکز داده، که فناوریهای نوظهوری مانند هوش مصنوعی و دادههای بزرگ هستند، ایجاد میکند. از یک سو مصرف توان محاسباتی و ذخیره سازی دستگاه های IT مانند سرورها بسیار بالاست و از سوی دیگر مصرف برق مورد استفاده برای خنک سازی تجهیزات فناوری اطلاعات در مراکز داده نیز به سرعت در حال افزایش است.
طبق آمار CCID Consulting، در سال 2019، حدود 43 درصد از مصرف انرژی مرکز داده چین برای خنک کردن تجهیزات فناوری اطلاعات استفاده شده است که اساساً با مصرف انرژی 45 درصد از تجهیزات فناوری اطلاعات برابری می کند. کاهش مصرف انرژی اتلاف حرارت برای کنترل هزینه های عملیاتی مراکز داده، کاهش مصرف انرژی و در نتیجه ساخت مراکز داده سازگار با محیط زیست ضروری است.
با افزایش چگالی توان هر کابینت، خنک کننده سنتی هوا دیگر نمی تواند نیازهای اتلاف گرما را برآورده کند و فناوری خنک کننده مایع ظهور کرده است.
اتلاف حرارت خنک کننده مایع چیست؟
خنک کننده مایع به فناوری استفاده از مایع به جای هوا به عنوان مبرد برای تبادل گرما برای گرم کردن قطعات الکترونیکی و حذف گرما اشاره دارد.
اتلاف حرارت خنک کننده مایع چگونه طبقه بندی می شود؟
به طور کلی، صنعت خنک کننده مایع را به خنک کننده مستقیم و خنک کننده غیر مستقیم تقسیم می کند. در حال حاضر، خنکسازی مستقیم عمدتاً از طریق فناوری خنککننده مایع غوطهوری حاصل میشود که میتوان آن را به دو نوع تغییر فاز و تغییر فاز تقسیم کرد. خنک سازی غیرمستقیم عمدتاً از طریق فناوری خنک کننده مایع صفحه سرد حاصل می شود.
خنک کننده مایع غوطه وری
عنصر گرمایش را مستقیماً در مایع خنک کننده غوطه ور کنید و برای از بین بردن گرمای تولید شده توسط تجهیزاتی مانند سرورها به گردش مایع تکیه کنید. خنک کننده مایع غوطه وری یک خنک کننده مایع با تماس مستقیم معمولی است. به دلیل تماس مستقیم المنت حرارتی و خنک کننده، راندمان اتلاف گرما بیشتر و نویز کمتر است.
کل سیستم خنک کننده مایع غوطه وری را می توان به دو بخش تقسیم کرد: گردش جانبی داخلی و گردش جانبی در فضای باز.
در طی فرآیند گردش جانبی داخلی، مایع خنککننده گرما را با دستگاه گرمایشی در یک محفظه بسته مبادله میکند، گرما را از دستگاه گرمایشی جذب میکند، گرم میشود و میجوشد و گاز خنککننده را تشکیل میدهد. گاز خنک کننده گرما را با آب با دمای پایین در خارج از اتاق در ماژول تبادل حرارتی خنک شده مایع (CDM) مبادله می کند، تحت دو فرآیند تراکم و خنک کننده قرار می گیرد تا به خنک کننده با دمای پایین تبدیل شود، که سپس دوباره وارد یک محفظه بسته می شود تا تشکیل شود. یک چرخه انتقال حرارت در گردش داخلی یک محفظه خنک کننده مایع غوطه ور با تغییر فاز عمدتاً از طریق تغییر فاز مایع خنک کننده حاصل می شود.
در گردش بیرونی، آب با دمای پایین مقدار زیادی گرمای حمل شده توسط خنک کننده گازی در ماژول تبادل حرارتی خنک کننده مایع را جذب می کند و تبدیل به آب با دمای بالا می شود که توسط پمپ آب در گردش وارد برج خنک کننده فضای باز می شود. در برج خنک کننده، آب با دمای بالا، گرما را با اتمسفر مبادله می کند، گرما را آزاد می کند و به آب با دمای پایین تبدیل می شود، که سپس توسط پمپ آب ورودی سمت بیرونی برای تبادل حرارت با خنک کننده گازی به CDM منتقل می شود و گردش خون در فضای باز تکمیل می شود. انتقال حرارت در گردش خارج بطنی عمدتاً از طریق افزایش و کاهش دمای آب حاصل می شود.
خنک کننده مایع غوطه وری را می توان به خنک کننده مایع دو فاز و خنک کننده مایع تک فاز تقسیم کرد و در روش های اتلاف حرارت می توان از کولرهای خشک و برج های خنک کننده استفاده کرد.
خنک کننده مایع دو فاز
مایع خنککننده در طول اتلاف گرما در گردش، دچار انتقال فاز میشود. راندمان انتقال حرارت خنک کننده مایع دو فاز بالاتر است، اما کنترل نسبتا پیچیده است. در طول فرآیند تغییر فاز، فشار تغییر میکند، که نیازمند نیازهای بالایی برای ظرف است و مایع خنککننده در حین استفاده مستعد آلودگی است.
خنک کننده مایع تک فاز
خنک کننده همیشه در طول فرآیند اتلاف گرما در گردش حالت مایع را حفظ می کند و تغییر فاز نمی دهد. بنابراین لازم است که نقطه جوش مایع خنک کننده بالا باشد. این امر کنترل تبخیر و از دست دادن مایع خنک کننده را نسبتاً آسان می کند و سازگاری خوبی با اجزای تجهیزات IT دارد. اما در مقایسه با خنک کننده مایع دو فاز، راندمان آن کمتر است. با توجه به سناریوهای کاربردی عملی می توان از کولرهای خشک یا برج های خنک کننده برای دفع گرما استفاده کرد.
خنک کننده مایع صفحه سرد
صفحه خنک کننده خنک شده با مایع را روی دستگاه گرمایش اصلی سرور ثابت کنید و از مایعی که در صفحه خنک کننده جریان دارد برای انتقال گرما استفاده کنید تا به هدف اتلاف گرما برسید. صفحه خنک کننده با مایع خنک کننده اتلاف حرارت قطعات را با تولید گرمای بالا در سرورها حل می کند، در حالی که سایر اجزای هیت سینک نیز به خنک کننده هوا متکی هستند. بنابراین سرورهایی که از خنک کننده مایع صفحه سرد استفاده می کنند به عنوان سرورهای دو کاناله گاز مایع نیز شناخته می شوند. مایع موجود در صفحه سرد با دستگاه خنک شده تماس ندارد و برای ایمنی بالا از صفحه انتقال حرارت در وسط آن استفاده شده است.
اسپری خنک کننده مایع
در بالای شاسی، مایع ذخیره می شود و سوراخ ها باز می شوند. بسته به موقعیت و تولید حرارت المنت گرمایشی، مایع خنک کننده بر روی المنت گرمایش اسپری می شود تا به هدف خنک سازی تجهیزات برسد. مایع پاشیده شده در تماس مستقیم با دستگاه خنک شده قرار می گیرد و در نتیجه راندمان خنک کننده بالایی دارد.
با این حال، در طول فرآیند پاشش، مایع در هنگام مواجهه با اجسام با دمای بالا دچار رانش و تبخیر می شود. قطرات غبار و گازها در امتداد شکافهای سوراخهای شاسی به سمت بیرون شاسی منتشر میشوند و باعث کاهش تمیزی محیط اتاق کامپیوتر و یا تأثیر بر تجهیزات دیگر میشوند.
خنک کننده های رایج کدامند؟
اب
خنک کننده مایع مستقیم ترین و مقرون به صرفه ترین است. آب یک عایق نیست و فقط می تواند برای خنک کردن مایع با تماس غیرمستقیم استفاده شود. هنگامی که یک نشت رخ می دهد، آسیب به تجهیزات IT مانند سرورها بسیار کشنده خواهد بود.
روغن معدنی
روغن معدنی نیز یک خنک کننده مقرون به صرفه است. روغن معدنی تک فاز غیر سمی، بی بو و به راحتی فرار نیست. ویسکوزیته بالا، به راحتی بر روی سطح تجهیزات ایجاد می شود. با وجود اینکه نقطه اشتعال زیاد است، اما همچنان در شرایط خاص امکان احتراق وجود دارد.
محلول فلوئوراسیون الکترونیکی
بزرگترین ویژگی عایق بودن و غیر قابل احتراق بودن آن است. فناوری خنک کننده مایع امن ترین گزینه در مراکز داده است. در حال حاضر پرکاربردترین است. ولی قیمتش بالاست
سیال هدایت حرارتی
سیال رسانای حرارتی یک مایع ویژه غیر سمی، عایق، با نقطه جوش بالا و غیر خورنده است که قطعات الکترونیکی را با خیساندن آنها در مایع از هوا جدا می کند. این نه تنها از واکنش های اکسیداسیون جلوگیری می کند، بلکه به تمیزی و عملکرد عاری از گرد و غبار نیز دست می یابد و عمر مفید قطعات الکترونیکی را تا حد زیادی افزایش می دهد.
در مقایسه با خنک کننده هوای سنتی، مزایای خنک کننده مایع عبارتند از:
راندمان اتلاف حرارت بالاتر:فن آوری خنک کننده مایع می تواند به طور موثرتری دمای تجهیزات را کاهش دهد، عملکرد و طول عمر آن را بهبود بخشد. مایع هدایت حرارتی بهتری نسبت به هوا دارد، بنابراین خنک کننده مایع می تواند به سرعت گرمای تولید شده توسط تجهیزات را حذف کند.
نویز کمتر:در مقایسه با نویز تولید شده توسط فن ها، خنک کننده مایع صدای کمتری تولید می کند و محیط کاری ساکت تری ایجاد می کند.
طراحی انعطاف پذیرتر:فنآوری خنککننده مایع را میتوان با انعطافپذیری بیشتری طراحی کرد و امکان نصب رادیاتورها و خطوط لوله مایع را در موقعیتهای مختلف فراهم کرد و در نتیجه با الزامات طراحی تجهیزات سازگاری بهتری داشت.
سازگارتر با محیط زیست:خنک کننده مایع می تواند در مصرف انرژی صرفه جویی کند و تاثیر آن بر محیط زیست را کاهش دهد. در مقایسه با گرمای تولید شده توسط فن ها، مایعات را می توان راحت تر بازیافت کرد.
نقطه ضعف فناوری خنک کننده مایع هزینه بالای آن است که به هزینه های نگهداری بالاتر و طراحی های پیچیده تر نیاز دارد. با این حال، با ادامه بهبود عملکرد دستگاه های الکترونیکی، مسائل مربوط به اتلاف گرما به طور فزاینده ای برجسته شده است و فناوری خنک کننده مایع به یکی از روش های اصلی خنک سازی دستگاه های الکترونیکی در آینده تبدیل خواهد شد.
کاربرد تکنولوژی خنک کننده مایع:
فن آوری خنک کننده مایع را می توان برای دستگاه های الکترونیکی مختلفی که نیاز به اتلاف گرما دارند، مانند:
محاسبات با کارایی بالا: کامپیوترهای با کارایی بالا به پردازش مقادیر زیادی داده و وظایف محاسباتی پیچیده نیاز دارند و مقدار قابل توجهی گرما تولید می کنند. فن آوری خنک کننده مایع می تواند به طور موثرتری دمای رایانه ها را کاهش دهد، عملکرد و پایداری آنها را بهبود بخشد.
مرکز داده: مراکز داده باید حجم زیادی از داده ها و ترافیک شبکه را مدیریت کنند و مقدار قابل توجهی گرما تولید کنند. فن آوری خنک کننده مایع می تواند به طور موثرتری دمای سرورها را کاهش دهد، عملکرد و پایداری آنها را بهبود بخشد.
هوش مصنوعی: هوش مصنوعی نیاز به پردازش حجم زیادی از داده ها و وظایف محاسباتی پیچیده دارد و مقدار قابل توجهی گرما تولید می کند. فن آوری خنک کننده مایع می تواند به طور موثرتری دمای دستگاه های هوش مصنوعی را کاهش دهد، عملکرد و پایداری آنها را بهبود بخشد.
رایانه بازی: رایانه های بازی باید تعداد زیادی از کارهای گرافیکی و محاسباتی را انجام دهند و گرمای زیادی تولید کنند. فناوری خنک کننده مایع می تواند به طور موثرتری دمای رایانه های بازی را کاهش دهد، عملکرد و پایداری آنها را بهبود بخشد.
تگ های محبوب: دانش اولیه فن آوری خنک کننده مایع، چین، تامین کنندگان، تولید کنندگان، کارخانه، سفارشی، نمونه رایگان، ساخته شده در چین
