فناوری خنک کننده مایع کارآمد برای مراکز داده

با توسعه شتابان صنایعی مانند هوش مصنوعی، محاسبات ابری و کلان داده، تقاضا، مقیاس و تلاش های ساخت مراکز داده به طور قابل توجهی افزایش یافته است. با این حال، مشکل مصرف انرژی در مراکز داده به طور فزاینده ای شدیدتر می شود. با توجه به اینکه بخش قابل توجهی از مصرف انرژی در مراکز داده سنتی از سیستم های خنک کننده تامین می شود، استفاده از فناوری های نوظهور خنک کننده مایع برای ساخت مراکز داده سبز ضروری است.

TDP (قدرت طراحی حرارتی) تراشه به تدریج افزایش می یابد و برخی از تراشه ها حتی به 360 وات می رسند. این یک چالش جدی برای اتلاف گرمای تراشه‌های سرور در مراکز داده سنتی است که معمولاً از فناوری خنک‌کننده هوا استفاده می‌کنند. به طور کلی، چگالی شار حرارتی در حدود 5-10 W/cm² به حد مجاز فناوری خنک‌کننده هوا رسیده است و چگالی شار حرارتی بالاتر می‌تواند به راحتی منجر به تخلیه مقدار زیادی گرما شود. چیپس به موقع اقدام اصلی که مراکز داده می توانند برای حل این مشکل انجام دهند، فناوری خنک کننده مایع است. به طور کلی، عملکرد حرارتی مایعات بسیار بهتر از هوا است، با رسانایی حرارتی حدود 15-25 برابر هوا و ظرفیت گرمایی ویژه حتی 1000-3500 برابر هوا. فناوری اتلاف گرمای خنک‌شده با مایع عملکرد برتر در انتقال حرارت را در مقایسه با فناوری اتلاف حرارت با هوا خنک نشان داده است.

در مقایسه با فن‌آوری‌های خنک‌کننده مایع اسپری و غوطه‌وری، فناوری خنک‌کننده مایع صفحه سرد نیازی به در نظر گرفتن رسانایی مایع خنک‌کننده ندارد. انواع مختلفی از خنک‌کننده‌ها مانند آب دیونیزه، نانوسیال‌ها و غیره در دسترس هستند و خواص حرارتی آن‌ها به طور کلی بهتر از خنک‌کننده عایق است. علاوه بر این، بهینه سازی ساختار کانال جریان صفحه سرد می تواند ناحیه انتقال حرارت همرفتی را افزایش دهد یا شدت انتقال حرارت همرفتی را افزایش دهد و در نتیجه به طور موثر انتقال حرارت را تقویت کند. در حال حاضر، فناوری خنک‌کننده صفحه سرد در مراکز داده عمدتاً برای خنک‌سازی مایع تراشه استفاده می‌شود و جهت اصلی تحقیق بهینه‌سازی توپولوژی کانال است.

فن آوری خنک کننده اسپری در مرکز داده اعمال می شود و دستگاه های الکترونیکی موجود در سرور اغلب با استفاده از صفحات اسپری به صورت تماسی خنک می شوند. فناوری خنک کننده جت و فناوری خنک کننده اسپری دو فناوری هستند که می توانند شار گرما و اتلاف گرما بالاتری داشته باشند.

اصل کار خنک کننده غوطه وری غوطه وری کامل دستگاه های الکترونیکی در مایع خنک کننده و دستیابی به اتلاف گرما از طریق گردش است. فناوری خنک کننده غوطه وری متعلق به فناوری خنک کننده تمام مایع غیرفعال است. در حال حاضر، جهت‌های تحقیقاتی اصلی فناوری خنک‌کننده غوطه‌وری عبارتند از: بهینه‌سازی ساختار انتقال حرارت غوطه‌وری (آرایش و ساختار سطح اتلاف حرارت)، خنک‌کننده با راندمان بالا غوطه‌وری، و انتقال حرارت جوشان غوطه‌وری.

در حال حاضر، جهت تحقیق فن آوری خنک کننده مایع عمدتاً بر بهینه سازی ساختارهای انتقال حرارت، مایعات خنک کننده کارآمد و انتقال حرارت جوشان دو فاز متمرکز است. بهینه سازی ساختارهای انتقال حرارت، مانند آرایش آرایه ها و ساختارهای سطحی میکرو/نانو، برای دستیابی به عملکرد عالی انتقال حرارت با تغییر ویژگی های جریان سیال عامل، و چگونگی بهبود راحتی فناوری پردازش، به یکی از موضوعات کلیدی برای ترویج موثر آن فن آوری خنک کننده مایع در مراکز داده هنوز در مراحل اولیه خود است و هنوز بسیاری از مسائل کلیدی وجود دارد که باید فوراً به آنها رسیدگی شود. در مقایسه با مراکز داده ساخته شده بر روی فناوری خنک کننده هوا، مراکز داده ساخته شده بر روی فناوری خنک کننده مایع دستخوش تغییرات قابل توجهی در چیدمان داخلی، معماری، تجهیزات و سایر الزامات خود شده اند که به طور اجتناب ناپذیری زنجیره صنعتی مربوطه مراکز داده را بازسازی خواهد کرد.