การประยุกต์ใช้การทำความเย็นด้วยของเหลวแบบจุ่มในศูนย์ข้อมูล

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของแอปพลิเคชันที่เน้นการประมวลผล เช่น ปัญญาประดิษฐ์, Internet of Things, สกุลเงินดิจิทัล และ AR/VR ความต้องการการประมวลผลที่เพิ่มขึ้นทำให้ศูนย์ข้อมูลค่อยๆ พัฒนาเป็น "ประสิทธิภาพสูง ความหนาแน่นสูง และการใช้พลังงานสูง" การใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูลประกอบด้วยอุปกรณ์สื่อสารและเครือข่ายโดยประมาณ ระบบจ่ายไฟและจำหน่าย อุปกรณ์แสงสว่างและอุปกรณ์เสริม และระบบทำความเย็น ซึ่งในจำนวนนี้การใช้พลังงานของชิ้นส่วนทำความเย็นคิดเป็นประมาณร้อยละ 40 ของการใช้พลังงานทั้งหมด ของศูนย์ข้อมูล การปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบทำความเย็นของศูนย์ข้อมูลและการลดการใช้พลังงานเป็นสิ่งสำคัญมากในการบรรลุเป้าหมาย "คาร์บอนสองเท่า"

วิธีการทำความเย็นด้วยของเหลวทั่วไป ได้แก่ แผ่นเย็น สเปรย์ และการแช่ การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแช่มีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูงสุดและสามารถหลีกเลี่ยงจุดร้อนในท้องถิ่นได้ เป็นวิธีทางเทคนิคที่เป็นไปได้มากที่สุดในการแก้ปัญหาต่างๆ ที่ระบบระบายความร้อนต้องเผชิญในสภาพแวดล้อมการประมวลผลประสิทธิภาพสูง

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้น:

การทำความเย็นด้วยของเหลวแบบแช่ใช้สารหล่อเย็นเป็นตัวกลางในการส่งผ่านความร้อน ของเหลวมีค่าการนำความร้อนสูงกว่าและมีความจุความร้อนจำเพาะ จึงสามารถนำความร้อนได้เร็วและดูดซับความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในขณะเดียวกัน เนื่องจากการใช้พัดลมและเครื่องปรับอากาศลดลง ศูนย์ข้อมูลที่ใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแช่จึงมี Pue ที่ต่ำกว่า

ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น:

นอกจากนี้ยังสามารถป้องกันอุปกรณ์ไม่ให้จมอยู่ในอากาศและความชื้นได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากอุณหภูมิของน้ำยาทำความเย็นต่ำ ซึ่งสามารถป้องกันอุปกรณ์จากการกัดกร่อนของน้ำยาทำความเย็นและพัดลมในห้องเครื่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การใช้พื้นที่ที่สูงขึ้น:

ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ยอดเยี่ยมของการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มช่วยให้เซิร์ฟเวอร์สามารถจัดเรียงได้อย่างใกล้ชิดโดยไม่มีระยะห่างจากกัน และไม่จำเป็นต้องกำหนดค่าพัดลม ไม่จำเป็นต้องมีเครื่องปรับอากาศและเครื่องทำความเย็นในห้องเครื่อง ไม่ต้องติดตั้งสิ่งอำนวยความสะดวกแบบปิดสำหรับช่องเย็นและร้อน และไม่จำเป็นต้องยกพื้น ดังนั้นการทำความเย็นด้วยของเหลวแบบแช่จึงมีการใช้พื้นที่สูงกว่าโซลูชันการทำความเย็นแบบเดิม

การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแช่:

ความร้อนที่เกิดจากของเหลวทำความเย็นแบบแช่สามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: การทำความเย็นแบบแช่ของเหลวแบบเฟสเดียวและการทำความเย็นแบบแช่ของเหลวแบบสองเฟส:

การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบเฟสเดียว:

ในระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแช่เฟสเดียว ส่วนประกอบความร้อนทั้งหมดของอุปกรณ์ไอทีจะถูกแช่อยู่ในสารหล่อเย็นที่ไม่นำไฟฟ้าหมุนเวียนโดยสมบูรณ์ และความร้อนที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์จะถูกส่งไปยังสารหล่อเย็นโดยตรง สารหล่อเย็นของการทำความเย็นด้วยของเหลวแบบแช่เฟสเดียวมักจะมีจุดเดือดสูงและสารหล่อเย็นจะไม่เปลี่ยนเฟสหลังจากการดูดซับความร้อน และจะยังคงอยู่ในสถานะของเหลวเสมอ

การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบสองเฟส:

เมื่อของเหลวทำความเย็นถูกแช่อยู่ในคอนเดนเซอร์ ความร้อนจำนวนมากจะถูกดูดซับลงในของเหลวที่กำลังเดือด และจะถูกดูดซับโดยของเหลวทำความเย็นด้วยของเหลว ในเวลาเดียวกัน ความร้อนจำนวนมากจะถูกดูดซับโดยของเหลวหล่อเย็นของเหลวซึ่งถูกแช่อยู่ในคอนเดนเซอร์จนถึงจุดเดือด น้ำหล่อเย็นที่ได้รับความร้อนในคอนเดนเซอร์จะถูกระบายออกผ่านระบบของเหลวหล่อเย็นที่หมุนเวียน

ปัญหาและความท้าทาย:

1. แม้ว่าเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวใต้น้ำจะมีประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ดีเยี่ยม แต่ไม่มีความต้องการมากนักสำหรับศูนย์ข้อมูลแบบเดิมที่จะอัพเกรดรูปแบบการกระจายความร้อนแบบดั้งเดิมเป็นการระบายความร้อนด้วยของเหลวใต้น้ำ ยกเว้นในสถานการณ์เฉพาะ เช่น การขุดสกุลเงินดิจิทัลที่เข้ารหัส

2. เนื่องจากเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มใช้การกระจายความร้อนด้วยของเหลว เพื่อให้เข้ากันได้กับสารหล่อเย็น โดยปกติอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์จะต้องได้รับการปรับอย่างเหมาะสมเพื่อปรับให้เข้ากับการทำความเย็นแบบจุ่มใต้น้ำ แม้ว่า OEM บางรายจะสนับสนุนอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับการทำความเย็นด้วยของเหลวแบบจุ่ม แต่ผู้ผลิตอุปกรณ์หลายรายยังไม่ได้ออกแบบหรือทดสอบการทำความเย็นด้วยของเหลวแบบจุ่มใต้น้ำ

3. เมื่อคำนวณต้นทุนการใช้งานระบบทำความเย็นด้วยของเหลวที่จมอยู่ใต้น้ำ จำเป็นต้องพิจารณาค่าใช้จ่ายจริงทั้งหมดอย่างครอบคลุม ซึ่งไม่เพียงแต่รวมถึงราคาของถังอุปกรณ์ทำความเย็นของเหลวและสารหล่อเย็นและค่าบำรุงรักษาที่ตามมา แต่ยังรวมไปถึงค่าการเปลี่ยนแปลงและบำรุงรักษาของสิ่งอำนวยความสะดวกอื่นๆ เช่น ปั๊ม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ตัวกรอง และเซ็นเซอร์ เพื่อให้ตรงตามแนวทางการออกแบบของ ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว