ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวของศูนย์ข้อมูล

ด้วยการพัฒนา 5g ความต้องการการประมวลผลประสิทธิภาพสูงและความหนาแน่นสูงจึงเพิ่มขึ้น และปัญหาการใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูลก็มีความโดดเด่นมากขึ้นเรื่อยๆ

หากการกระจายความร้อนไม่ดี อุณหภูมิสูงจะไม่เพียงแต่ลดเสถียรภาพในการทำงานของชิป แต่ยังสร้างความเครียดจากความร้อนมากเกินไปเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างโมดูลกับสภาพแวดล้อมภายนอก ส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ความถี่ในการทำงาน ความแข็งแรงทางกล และความน่าเชื่อถือของชิป อัตราความล้มเหลวของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณเมื่ออุณหภูมิในการทำงานเพิ่มขึ้น ทุกๆ 10 องศาที่เพิ่มขึ้นของอุณหภูมิขององค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์เดียว ความน่าเชื่อถือของระบบจะลดลง 50%

การใช้การระบายความร้อนด้วยของเหลวแทนการระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อทำให้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์เย็นลงถือเป็นการปฏิวัติทางเทคโนโลยีในศูนย์ข้อมูลในอนาคต จากการวิจัยและการตลาด ภายในปี 2023 ตลาดศูนย์ข้อมูลการระบายความร้อนด้วยของเหลวทั่วโลกจะสูงถึง 4.55 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยมีอัตราการเติบโตต่อปีที่ 27.7%

ข้อดีของการระบายความร้อนด้วยของเหลว:

1. ความร้อนที่ถ่ายโดยปริมาตรของเหลวเท่ากันเกือบ 3000 เท่าของปริมาณอากาศเท่ากัน

2. การนำความร้อนของของเหลวเป็น 25 เท่าของอากาศ

3. ที่ระดับการกระจายความร้อนเท่ากัน ระดับเสียงของการระบายความร้อนด้วยของเหลวจะต่ำกว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศ 20-35 dB

4. การใช้พลังงานของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวน้อยกว่าระบบระบายความร้อนด้วยอากาศประมาณ 30% - 50%

การระบายความร้อนด้วยของเหลวที่เรียกว่าไม่ได้หมายถึงน้ำเพียงอย่างเดียว หมายถึงการนำของเหลวที่มีความจุความร้อนจำเพาะสูงมาเป็นสื่อกลางในการถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากอุปกรณ์หรือเซิร์ฟเวอร์และทำให้เย็นลง ในปัจจุบัน มีโหมดการใช้งานเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวสามโหมด ได้แก่ การแช่ การชุบเย็น และการฉีดพ่น

จานเย็นเหลว:

แผ่นทำความเย็นของเหลวได้รับการแก้ไขบนอุปกรณ์ทำความร้อนหลักของเซิร์ฟเวอร์ และความร้อนจะถูกนำออกไปโดยของเหลวที่ไหลผ่านแผ่นเย็นเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการกระจายความร้อน การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแผ่นเย็นช่วยแก้ปัญหาการกระจายความร้อนของอุปกรณ์ที่มีการสร้างความร้อนขนาดใหญ่ในเซิร์ฟเวอร์ และส่วนประกอบฮีทซิงค์อื่นๆ ต้องพึ่งพาการระบายความร้อนด้วยอากาศ ดังนั้นเซิร์ฟเวอร์ที่มีการระบายความร้อนด้วยของเหลวแผ่นเย็นจึงเรียกว่าเซิร์ฟเวอร์ช่องสัญญาณคู่แบบแก๊สและของเหลว ของเหลวของแผ่นทำความเย็นไม่สัมผัสกับอุปกรณ์ระบายความร้อน และใช้แผ่นนำความร้อนตรงกลางสำหรับการถ่ายเทความร้อนซึ่งมีความปลอดภัยสูง

ฉีดพ่นของเหลวระบายความร้อน:

ของเหลวจะถูกจัดเก็บและเปิดที่ด้านบนของตัวเครื่อง ตามตำแหน่งและค่าความร้อนของตัวทำความร้อน ของเหลวหล่อเย็นจะได้รับอนุญาตให้ฉีดตัวทำความร้อนเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการทำความเย็นอุปกรณ์ ของเหลวที่ฉีดพ่นจะสัมผัสโดยตรงกับอุปกรณ์ระบายความร้อน ซึ่งมีประสิทธิภาพในการทำความเย็นสูง อย่างไรก็ตาม เมื่อของเหลวสัมผัสกับวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงในกระบวนการฉีดพ่น ของเหลวจะระเหย และละอองหมอกและก๊าซจะถูกส่งไปยังด้านนอกของแชสซีตามช่องว่างของรูของแชสซี ส่งผลให้ความสะอาดของสิ่งแวดล้อมลดลง ของห้องคอมพิวเตอร์หรือผลกระทบต่ออุปกรณ์อื่นๆ

แช่เย็นของเหลว:

จุ่มองค์ประกอบความร้อนลงในสารหล่อเย็นโดยตรง และขจัดความร้อนที่เกิดจากการทำงานของเซิร์ฟเวอร์และอุปกรณ์อื่นๆ โดยอาศัยการไหลเวียนของของเหลว การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มเป็นการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบสัมผัสโดยตรงทั่วไป เนื่องจากองค์ประกอบความร้อนสัมผัสโดยตรงกับน้ำหล่อเย็น ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนจึงสูงขึ้นและมีเสียงรบกวนน้อยลง

นอกจากดาต้าเซ็นเตอร์แบบเดิมๆ ในยุคของ edge computing แล้ว ประมาณ 20% ของดาต้าเซ็นเตอร์เอดจ์จะใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวด้วย ศูนย์ข้อมูลพร้อมระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถกู้คืนการลงทุนในระบบทำความเย็นได้ภายในสองถึงสามปีหลังจากสร้างเสร็จ และไฟฟ้าที่ประหยัดได้ในระยะต่อมาถือเป็นรายได้ และยิ่งศูนย์ข้อมูลใหญ่เท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น