Tecnología eficiente de refrigeración líquida para centros de datos
Con el desarrollo acelerado de industrias como la inteligencia artificial, la computación en la nube y big data, la demanda, la escala y los esfuerzos de construcción de los centros de datos han aumentado significativamente. Sin embargo, el problema del consumo de energía en los centros de datos es cada vez más grave. Debido al hecho de que una parte importante del consumo de energía en los centros de datos tradicionales proviene de sistemas de refrigeración, es necesario utilizar tecnologías emergentes de refrigeración líquida para construir centros de datos ecológicos.
El TDP (potencia de diseño térmico) del chip aumenta gradualmente y algunos chips incluso alcanzan los 360 W. Esto plantea un serio desafío para la disipación de calor de los chips de servidores en los centros de datos tradicionales que comúnmente utilizan tecnología de refrigeración por aire. En términos generales, una densidad de flujo de calor de alrededor de 5-10 W/cm ² ha alcanzado el límite de la tecnología de refrigeración por aire, y densidades de flujo de calor más altas pueden provocar fácilmente que una gran cantidad de calor no pueda descargarse del chips de manera oportuna. La principal medida que pueden tomar los centros de datos para solucionar este problema es la tecnología de refrigeración líquida. En términos generales, el rendimiento térmico de los líquidos es mucho mejor que el del aire, con una conductividad térmica de aproximadamente 15-25 veces la del aire y una capacidad calorífica específica incluso 1000-3500 veces la del aire. La tecnología de disipación de calor enfriada por líquido ha demostrado un rendimiento superior en la transferencia de calor en comparación con la tecnología de disipación de calor enfriada por aire.
En comparación con las tecnologías de refrigeración líquida por pulverización e inmersión, la tecnología de refrigeración líquida de placa fría no necesita considerar la cuestión de la conductividad del refrigerante. Hay muchos tipos de refrigerantes disponibles, como agua desionizada, nanofluidos, etc., y sus propiedades térmicas son generalmente mejores que las del refrigerante aislante. Además, optimizar la estructura del canal de flujo de la placa fría puede aumentar el área de transferencia de calor por convección o mejorar la intensidad de la transferencia de calor por convección, fortaleciendo así de manera efectiva la transferencia de calor. En la actualidad, la tecnología de enfriamiento de placa fría en los centros de datos se utiliza principalmente para el enfriamiento líquido de chips, y la principal dirección de investigación es la optimización de la topología del canal.
La tecnología de enfriamiento por aspersión se aplica en el centro de datos y los dispositivos electrónicos en el servidor a menudo se enfrían por contacto mediante placas de aspersión. La tecnología de enfriamiento por chorro y la tecnología de enfriamiento por aspersión son dos tecnologías que pueden lograr un mayor flujo y disipación de calor.
El principio de funcionamiento básico del enfriamiento por inmersión es sumergir completamente los dispositivos electrónicos en un líquido refrigerante y lograr la disipación del calor mediante la circulación. La tecnología de enfriamiento por inmersión pertenece a la tecnología de enfriamiento pasivo totalmente líquido. En la actualidad, las principales direcciones de investigación de la tecnología de enfriamiento por inmersión son: optimización de la estructura de transferencia de calor por inmersión (disposición y estructura de la superficie de disipación de calor), refrigerante de alta eficiencia por inmersión y transferencia de calor por ebullición por inmersión.
En la actualidad, la dirección de investigación de la tecnología de refrigeración líquida se centra principalmente en la optimización de las estructuras de transferencia de calor, los líquidos de refrigeración eficientes y la transferencia de calor por ebullición de dos fases. La optimización de las estructuras de transferencia de calor, como la disposición de matrices y las estructuras de superficie micro/nano, para lograr un excelente rendimiento de transferencia de calor cambiando las características de flujo del fluido de trabajo, y cómo mejorar la conveniencia de la tecnología de procesamiento, se ha convertido en una de las cuestiones clave para su promoción efectiva. La tecnología de refrigeración líquida en los centros de datos está todavía en su infancia y todavía quedan muchas cuestiones clave que deben abordarse con urgencia. En comparación con los centros de datos construidos con tecnología de refrigeración por aire, los centros de datos construidos con tecnología de refrigeración líquida han experimentado cambios significativos en su diseño interno, arquitectura, equipos y otros requisitos, que inevitablemente reconstruirán la cadena industrial relevante de los centros de datos.
