کاربرد فناوری لوله های حرارتی در سیستم خنک کننده مرکز داده

با پیشرفت علم و فناوری، تجهیزات فناوری اطلاعات در اتاق کامپیوتر سیستم اطلاعات الکترونیکی به شدت یکپارچه شده است و انحراف بازده انرژی آن و اتلاف گرمای روزافزون اتاق کامپیوتر مورد توجه جدی صنعت قرار گرفته است. طبق آمار ادارات معتبر، صنعت ارتباطی متمرکز سرورهای پیشرفته کشور من'؛ برق مصرف می‌کند در سال 2007، این میزان به بیش از 20 میلیارد کیلووات ساعت رسیده است و صنعت اطلاعات به یک انرژی بالا تبدیل شده است. صنعت مصرف

به عنوان یک فضای کاربردی، مراکز داده شامل سرورهای داده، تجهیزات محاسباتی، سیستم های تهویه مطبوع و تجهیزات الکتریکی هستند که انرژی زیادی را در حین کار مصرف می کنند. سیستم های تهویه مطبوع به طور خاص 40 درصد از کل انرژی مصرفی مراکز داده را تشکیل می دهند. بر اساس آخرین آمار انرژی، جهان در حال حاضر مصرف برق کل مرکز داده 3 درصد از برق مصرفی جهانی را به خود اختصاص داده است. بنابراین، کاهش مصرف انرژی سیستم خنک کننده مرکز داده و تغییر حالت مصرف انرژی بالا فعلی به یک مشکل فوری برای اپراتورهای فعلی مرکز داده تبدیل شده است.

2. مقدمه ای بر فناوری لوله های حرارتی سیستم خنک کننده مرکز داده

2.1 ساختار لوله حرارتی

لوله های حرارتی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند از سه قسمت تشکیل شده اند: بدنه اصلی یک لوله فلزی بسته است (شامل دیواره لوله و درپوش انتهایی) و مقدار کمی محیط کاری (سیال کار) و ساختار مویرگی (هسته لوله) در لوله وجود دارد. حفره داخلی؛ با توجه به اینکه آیا دارای ساختار مویرگی است، لوله حرارتی را می توان به یک لوله حرارتی با کمک جاذبه و یک لوله حرارتی مویرگی تقسیم کرد. با توجه به دمای کاری مورد نیاز می توان انواع مختلفی از سیالات کاری مانند آب، استون، متانول یا مبرد و ... را برای لوله حرارتی انتخاب کرد.

2.2 اصل کار لوله حرارتی

هنگامی که یک انتهای لوله حرارتی گرم می شود، مایع موجود در فتیله مویرگی تبخیر شده و تبخیر می شود. بخار تحت یک اختلاف فشار جزئی به طرف دیگر جریان می یابد و گرما را آزاد می کند تا به مایع تبدیل شود. مایع در امتداد مواد متخلخل با اثر نیروی مویرگی به بخش تبخیر برمی گردد. به این ترتیب گرما به گردش در می آید. از یک سر به سر دیگر عبور کنید.

در این فرآیند انتقال حرارت، شش فرآیند مرتبط زیر به طور خاص شامل می‌شوند: گرما از منبع گرما از طریق دیواره لوله حرارتی و فتیله پر از سیال کار به رابط مایع-گاز در بخش تبخیر منتقل می‌شود. مایع در حال تبخیر است تبخیر در سطح مشترک مایع-گاز بخش متراکم. بخار در محفظه بخار از بخش تبخیر به بخش متراکم جریان می یابد. بخار روی سطح مشترک مایع و گاز در بخش متراکم می شود. گرما از رابط مایع-گاز از رابط مایع-گاز در بخش متراکم عبور می کند. هسته، مایع و دیواره لوله به منبع سرد منتقل می شود. در فتیله، به دلیل نیروی مویرگی (یا گرانش)، مایع کاری متراکم شده به قسمت تبخیر برمی گردد.

فن‌آوری لوله‌های حرارتی موجود می‌تواند به مراکز داده در صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش مصرف کمک کند، و مزایای زیادی دارد، اما هنوز مشکلات زیر وجود دارد: ترکیب لوله‌های حرارتی گرد موجود و سطح بیرونی تجهیزات فناوری اطلاعات یک مشکل دشوار است. گرمای آزاد شده توسط انتهای چگالش لوله حرارتی همچنان به داده ها تخلیه می شود در فضای داخلی مرکز، بار خنک کننده در مرکز داده کاهش نیافته است و همچنان باید با تهویه مطبوع خنک شود. اثر صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار را به دست نمی آورد. برخی از لوله های حرارتی برای راندن نیاز به برق خارجی دارند.

در پاسخ به مشکلات فوق، یک سیستم لوله حرارتی حلقه مسطح میکرو کانال مبتنی بر خنک کننده مرکز داده و بازیابی گرمای تلف شده پیشنهاد شده است. این سیستم دارای مزایای زیر است: لوله حرارتی مسطح را می توان از نزدیک به سطح بیرونی تجهیزات IT متصل کرد، که برای افزایش اثر انتقال حرارت مفید است. انتهای تبخیر و انتهای چگالش توسط یک لوله انتقال بخار و یک لوله برگشت مایع به هم متصل می شوند تا یک سیستم لوله حرارتی حلقه مسطح میکروکانالی را تشکیل دهند. انتهای متراکم را می توان در خارج از مرکز داده قرار داد و در نتیجه بار خنک کننده فضای داخلی مرکز داده را کاهش داد. گرمای انتهای متراکم نیز می تواند کاهش یابد.

به عنوان منبع گرمای آب گرم خانگی، گرمای ساطع شده توسط سرور مرکز داده را برای دستیابی به هدف صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار بازیابی می کند. کل سیستم از گرانش و نیروی مویرگی ارائه شده توسط ساختار مویرگی میکرو کانال برای چرخه انتقال حرارت، بدون هیچ گونه نیروی خارجی استفاده می کند.

یک لوله حرارتی حلقه مسطح میکرو کانالی بر اساس سیستم بازیابی حرارت اتلاف مرکز داده، مناسب برای تجهیزات الکترونیکی با چگالی حرارت بالا و تجهیزات منبع تغذیه سوئیچینگ فرکانس بالا با توان بالا توسعه داده است. لوله حرارتی تخت به تجهیزات IT متصل است. گرما به لوله حرارتی منتقل می شود و لوله حرارتی گرما را از طریق سیال کاری داخلی برای اتلاف گرما به انتهای متراکم منتقل می کند. قفسه نیازی به رزرو فضای اتلاف گرمای همرفتی ندارد. به طور موثر فضای استفاده از رک را افزایش می دهد و می توان تعداد تجهیزات فناوری اطلاعات در رک را به طور مناسب افزایش داد. افزایش تراکم رک و کاهش هزینه های ساخت مرکز داده؛ همچنین می تواند کارایی و ایمنی عملیاتی تجهیزات را بهبود بخشد، اتلاف گرما و بازیابی گرمای اتلاف و استفاده مجدد از تجهیزات را درک کند و از توسعه فناوری های صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار برای ساختمان های مرکز داده پشتیبانی کند. این دارای ارزش کاربردی مهم و مزایای قابل توجه صرفه جویی در انرژی است.