Ogromna pretočnost podatkov in računanje predstavljata izzive brez primere pri energiji in hlajenju za podatkovne centre, ki so nastajajoče tehnologije, kot sta umetna inteligenca in veliki podatki. Po eni strani je poraba energije za računalništvo in shranjevanje IT naprav, kot so strežniki, izjemno visoka, po drugi strani pa hitro narašča tudi poraba energije za hlajenje IT opreme v podatkovnih centrih.
Po statističnih podatkih CCID Consulting je bilo v letu 2019 približno 43 % porabe energije kitajskega podatkovnega centra porabljeno za hlajenje IT opreme, kar je v bistvu enako porabi energije 45 % same IT opreme. Nujno je treba zmanjšati porabo energije odvajanja toplote, da bi nadzorovali stroške delovanja podatkovnih centrov, zmanjšali porabo energije in s tem zgradili okolju prijazne podatkovne centre.
S povečanjem gostote moči posameznih omaric tradicionalno zračno hlajenje ne more več zadostiti potrebam po odvajanju toplote, zato se je pojavila tehnologija tekočega hlajenja
Kaj je odvajanje toplote pri hlajenju s tekočino?
Tekočinsko hlajenje se nanaša na tehnologijo uporabe tekočine namesto zraka kot hladilnega sredstva za izmenjavo toplote za ogrevanje elektronskih komponent in odvajanje toplote.
Kako je razvrščeno odvajanje toplote pri hlajenju s tekočino?
Na splošno industrija deli hlajenje s tekočinami na neposredno in posredno hlajenje. Trenutno se neposredno hlajenje v glavnem doseže s tehnologijo potopnega tekočinskega hlajenja, ki jo lahko razdelimo na dve vrsti: fazno spreminjanje in nefazno spreminjanje. Posredno hlajenje se v glavnem doseže s tehnologijo hladilne tekočine s hladno ploščo.
Potopno tekočinsko hlajenje
Grelni element potopite neposredno v hladilno tekočino in se zanašajte na kroženje tekočine, da odvzame toploto, ki nastane pri delovanju opreme, kot so strežniki. Potopno tekočinsko hlajenje je tipično tekočinsko hlajenje z neposrednim kontaktom. Zaradi neposrednega stika med grelnim elementom in hladilno tekočino je učinkovitost odvajanja toplote večja, hrup pa manjši.
Celoten sistem za potopno tekočinsko hlajenje lahko razdelimo na dva dela: kroženje na notranji strani in kroženje na zunanji strani.
Med procesom kroženja na notranji strani hladilna tekočina izmenjuje toploto z grelno napravo v zaprti komori, absorbira toploto iz grelne naprave, se segreje in vre, da nastane hladilni plin. Hladilni plin izmenjuje toploto z nizkotemperaturno vodo zunaj prostora v tekočinsko hlajenem modulu za izmenjavo toplote (CDM), je podvržen dvema procesoma kondenzacije in hlajenja, da postane nizkotemperaturno hladilno sredstvo, ki se nato ponovno vstopi v zaprto komoro, da nastane cikel. Prenos toplote v notranjem kroženju potopljene tekočinske hladilne komore s spremembo faze se v glavnem doseže s spremembo faze hladilne tekočine.
Pri zunanjem kroženju nizkotemperaturna voda absorbira veliko količino toplote, ki jo prenaša plinasto hladilno sredstvo v modulu za izmenjavo toplote za tekoče hlajenje, in postane visokotemperaturna voda, ki jo obtočna vodna črpalka dovaja v zunanji hladilni stolp. V hladilnem stolpu visokotemperaturna voda izmenja toploto z atmosfero, sprosti toploto in postane nizkotemperaturna voda, ki jo nato vodna črpalka na zunanjem stranskem dovodu prenese v CDM za izmenjavo toplote s plinastim hladilnim sredstvom, s čimer se zaključi zunanja cirkulacija. Prenos toplote v ekstraventrikularnem obtoku se v glavnem doseže z dvigom in padcem temperature vode.
Potopno tekočinsko hlajenje lahko razdelimo na dvofazno tekočinsko hlajenje in enofazno tekočinsko hlajenje, metode odvajanja toplote pa lahko uporabljajo suhe hladilnike in hladilne stolpe.
Dvofazno tekočinsko hlajenje
Hladilno sredstvo je podvrženo faznemu prehodu med kroženjem odvajanja toplote. Učinkovitost prenosa toplote pri dvofaznem tekočinskem hlajenju je večja, vendar je krmiljenje razmeroma zapleteno. Med postopkom menjave faze se spremeni tlak, kar zahteva visoke zahteve za posodo, hladilno sredstvo pa je med uporabo nagnjeno k kontaminaciji.
Enofazno tekoče hlajenje
Hladilno sredstvo vedno ohranja tekoče stanje med postopkom odvajanja toplote obtoka in ni podvrženo faznim spremembam. Zato je potrebno, da je vrelišče hladilne tekočine visoko. Zaradi tega je razmeroma enostavno nadzorovati izhlapevanje in izgubo hladilne tekočine ter je dobro združljiv s komponentami IT opreme. Vendar je njegova učinkovitost v primerjavi z dvofaznim tekočinskim hlajenjem manjša. V skladu s praktičnimi scenariji uporabe se lahko za odvajanje toplote uporabljajo suhi hladilniki ali hladilni stolpi.
Tekočinsko hlajenje s hladno ploščo
Pritrdite tekočinsko hlajeno hladilno ploščo na glavno grelno napravo strežnika in uporabite tekočino, ki teče skozi hladilno ploščo, da odvedete toploto, da dosežete namen odvajanja toplote. Tekočinsko hlajena hladilna plošča rešuje odvajanje toplote komponent z visoko proizvodnjo toplote v strežnikih, medtem ko so druge komponente hladilnega telesa prav tako odvisne od zračnega hlajenja. Tako so strežniki, ki uporabljajo hladilno tekočinsko hlajenje, znani tudi kot dvokanalni strežniki plin-tekočina. Tekočina v hladni plošči ne pride v stik z ohlajeno napravo, za visoko varnost pa je na sredini uporabljena plošča za prenos toplote.
Hlajenje s tekočino v razpršilu
Na vrhu ohišja se shranjuje tekočina in se odpirajo luknje. Glede na položaj in proizvodnjo toplote grelnega elementa se hladilna tekočina razprši na grelni element, da se doseže namen hlajenja opreme. Razpršena tekočina pride v neposreden stik z ohlajeno napravo, kar ima za posledico visoko učinkovitost hlajenja;
Vendar bo med postopkom pršenja tekočina odnašala in izhlapevala, ko bo naletela na predmete z visoko temperaturo. Kapljice megle in plini se bodo oddajali vzdolž rež v luknjah ohišja na zunanjo stran ohišja, kar bo povzročilo zmanjšanje čistoče okolja računalniške sobe ali vplivalo na drugo opremo.
Katere so običajne hladilne tekočine?
voda
Tekočinsko hlajenje je najbolj neposredno in stroškovno učinkovito. Voda ni izolator in se lahko uporablja samo za posredno kontaktno hlajenje tekočine. Ko pride do uhajanja, bo poškodba opreme IT, kot so strežniki, izjemno usodna.
Mineralno olje
Mineralno olje je tudi stroškovno učinkovito hladilno sredstvo. Enofazno mineralno olje je nestrupeno, brez vonja in težko hlapljivo. Visoka viskoznost, enostaven za nastanek ostankov na površini opreme. Čeprav je točka vžiga visoka, še vedno obstaja možnost izgorevanja pod določenimi posebnimi pogoji.
Elektronska raztopina za fluoriranje
Največja značilnost je izolacija in negorljivost. Tehnologija tekočega hlajenja je najvarnejša možnost v podatkovnih centrih. Trenutno je najbolj razširjena. Ampak cena je visoka.
Tekočina za toplotno prevodnost
Toplotno prevodna tekočina je nestrupena, izolacijska, nejedka posebna tekočina z visokim vreliščem, ki izolira elektronske komponente od zraka tako, da jih namoči v tekočino. Ne samo da preprečuje oksidacijske reakcije, ampak tudi zagotavlja čistočo in delovanje brez prahu, kar močno podaljša življenjsko dobo elektronskih komponent.
V primerjavi s tradicionalnim zračnim hlajenjem so prednosti tekočinskega hlajenja:
Večja učinkovitost odvajanja toplote:Tehnologija tekočega hlajenja lahko učinkoviteje zniža temperaturo opreme, izboljša njeno delovanje in življenjsko dobo. Tekočina ima boljšo toplotno prevodnost kot zrak, zato lahko tekočinsko hlajenje hitro odstrani toploto, ki jo proizvaja oprema.
Nižji hrup:V primerjavi s hrupom, ki ga ustvarjajo ventilatorji, tekočinsko hlajenje proizvaja nižji hrup, kar zagotavlja tišje delovno okolje.
Bolj prilagodljiv dizajn:Tehnologijo hlajenja s tekočino je mogoče oblikovati bolj fleksibilno, kar omogoča namestitev radiatorjev in cevovodov za tekočino v različnih položajih, s čimer se bolje prilagaja konstrukcijskim zahtevam opreme.
Okolju prijaznejši:Tekočinsko hlajenje lahko prihrani energijo in zmanjša njen vpliv na okolje. V primerjavi s toploto, ki jo ustvarijo ventilatorji, je tekočine mogoče lažje reciklirati.
Pomanjkljivost tehnologije tekočinskega hlajenja je visoka cena, ki zahteva višje stroške vzdrževanja in bolj zapletene zasnove. Ker pa se delovanje elektronskih naprav še naprej izboljšuje, postajajo težave z odvajanjem toplote vse bolj opazne in tehnologija tekočinskega hlajenja bo v prihodnosti postala eden glavnih načinov hlajenja elektronskih naprav.
Uporaba tehnologije tekočega hlajenja:
Tehnologijo tekočega hlajenja je mogoče uporabiti za različne elektronske naprave, ki zahtevajo odvajanje toplote, kot so:
Visokozmogljivo računalništvo: Visokozmogljivi računalniki zahtevajo obdelavo velikih količin podatkov in zapletene računalniške naloge, ki proizvajajo veliko količino toplote. Tehnologija tekočega hlajenja lahko učinkoviteje zniža temperaturo računalnikov, izboljša njihovo delovanje in stabilnost.
Podatkovni center: Podatkovni centri morajo obdelati veliko količino podatkov in omrežnega prometa ter proizvesti veliko količino toplote. Tehnologija tekočega hlajenja lahko učinkoviteje zniža temperaturo strežnikov, izboljša njihovo delovanje in stabilnost.
Umetna inteligenca: Umetna inteligenca zahteva obdelavo velikih količin podatkov in zapletenih računalniških nalog ter ustvarja znatno količino toplote. Tehnologija tekočega hlajenja lahko učinkoviteje zniža temperaturo naprav z umetno inteligenco, izboljša njihovo delovanje in stabilnost.
Računalnik za igre: računalniki za igre morajo opraviti veliko število grafičnih in računalniških nalog ter proizvajajo veliko toplote. Tehnologija tekočega hlajenja lahko učinkoviteje zniža temperaturo igralnih računalnikov, izboljša njihovo zmogljivost in stabilnost.
Priljubljena oznake: osnovno znanje o tehnologiji tekočega hlajenja, Kitajska, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, po meri, brezplačen vzorec, izdelano na Kitajskem
