La diferència de refrigeració líquida directa i refrigeració líquida indirecta

El primer pas en el procés de disseny i desenvolupament tèrmic és confirmar quin mètode de refrigeració ha d'utilitzar el producte, per reservar l'espai de disseny corresponent en la fase inicial del producte. Actualment, els mètodes de refrigeració dels productes electrònics es divideixen principalment en quatre categories: dissipació de calor natural, refrigeració per aire forçat i refrigeració líquida. Amb la seva capacitat de refrigeració eficient i una menor relació de consum d'energia, els esquemes de refrigeració líquida s'utilitzen cada cop més en el disseny tèrmic, que es divideixen en refrigeració directa i refrigeració indirecta.

Refrigeració directa: els components estan submergits directament en un líquid per a la dissipació de la calor. També conegut com a refrigeració líquida d'immersió o refrigeració líquida d'immersió. Actualment, aquesta tecnologia està en augment i alguns centres de dades ja han utilitzat aquest mètode de refrigeració. La refrigeració líquida directa té una eficiència de transferència de calor extremadament alta i el consum d'energia per al control de la temperatura es redueix significativament en comparació amb la refrigeració per aire. Per tant, el valor PUE (Eficiència d'ús d'energia, PUE=Consum total d'energia de l'equip/Consum d'energia de l'equip de TI) dels centres de dades que utilitzen refrigeració líquida immersa es pot reduir molt, i hi ha informes que es poden reduir fins i tot valors inferiors a 1,05. aconseguit.

A partir de la forma de contacte entre el fluid de treball líquid i els components, la refrigeració líquida directa es pot dividir en dos tipus: 1) La refrigeració líquida per immersió o immersió es refereix a submergir productes electrònics en un aïllament elèctric líquid, químicament estable, no tòxic i no corrosiu. ; 2) La refrigeració líquida de tipus esprai es refereix a la refrigeració aconseguida ruixant líquid aïllant sobre els components de calefacció. Una analogia de la vida real és que la refrigeració líquida d'immersió és similar a un bany, mentre que la refrigeració líquida per aspersió és com una dutxa.

En el refredament líquid directe, quan el punt d'ebullició del refrigerant utilitzat és prou baix, el fluid de treball líquid es vaporitzarà a la superfície de l'element calefactor o la superfície d'expansió de dissipació de calor per sobre de l'element, donant lloc a un coeficient de transferència de calor convectiva extremadament alt i el capacitat d'emportar una gran quantitat de calor amb una diferència de temperatura extremadament baixa. Actualment és el mètode de transferència de calor més disponible comercialment amb la major eficiència de transferència de calor. Les bombolles dins de la màquina de visualització de refrigeració líquida immersa a la imatge de dalt són el fluid de treball de refrigeració vaporitzat. La densitat del medi de refrigeració gasós és baixa i les bombolles es reuneixen a la part superior. Es tornen a condensar al líquid a través d'un intercanviador de calor i després tornen a la cavitat per completar el cicle de refrigeració. La tecnologia clau de la refrigeració líquida directa és el segellat de l'espai de refrigeració i el control de les fuites de gas-líquid al sistema. En un sistema de refrigeració líquida directe amb canvi de fase, si la temperatura no es controla correctament, pot provocar canvis ràpids en la pressió de la cambra de l'equip i el refrigerant es vaporitzi i s'escapi. En casos extrems, el dispositiu fins i tot pot explotar.

Refrigeració líquida indirecta: la calor de la font de calor es transfereix primer a la placa freda sòlida, que s'omple amb fluid de treball que circula. El fluid de treball líquid transfereix la calor emesa pels productes electrònics a l'intercanviador de calor, on la calor es dissipa a l'ambient. En la refrigeració líquida indirecta, els components electrònics no entren en contacte directament amb el medi líquid de transferència de calor. Actualment, els productes electrònics amb alta integració i alta densitat de potència utilitzaran refrigeració líquida indirecta per a la dissipació de calor. Quan la densitat de potència del producte augmenta encara més o els requisits de control de temperatura es fan més estrictes, es necessiten mètodes de disseny de dissipació de calor més eficients en la transferència de calor. Els motors d'automoció van ser un dels primers productes a utilitzar refrigeració líquida indirecta. En el camp dels productes electrònics, la refrigeració líquida indirecta també s'ha utilitzat àmpliament en servidors, bateries d'alimentació, inversors i altres equips.

En la refrigeració líquida indirecta, els components electrònics no entren en contacte directament amb el medi líquid de transferència de calor. En altres paraules, el medi de refrigeració líquid aquí és només un mitjà de transferència de calor, la funció del qual és transferir la calor emesa pels components a un espai convenient per a l'intercanvi de calor amb el món exterior. Segons la primera llei de la termodinàmica, la calor no augmenta ni disminueix. Després de transferir la calor pel líquid a un lloc llunyà de la font de calor, encara necessita fluir a través de l'intercanviador de calor per transferir calor al món exterior. Això forma un bucle tancat: la calor dels components es transfereix al medi de refrigeració líquid i la temperatura del medi de refrigeració líquid augmenta. Quan el medi de refrigeració líquid d'alta temperatura flueix a través de l'intercanviador de calor, intercanvia calor amb el món exterior i la temperatura disminueix, després torna cap al costat del component per absorbir la calor. Tot el sistema de refrigeració líquida indirecta inclou no només la part de transferència de calor, sinó també el sistema d'intercanvi de calor corresponent.

Cal tenir en compte que si es calcula a partir de l'espai total ocupat per tot el conjunt de components de disseny tèrmic, la diferència en la capacitat de dissipació de calor entre la refrigeració líquida indirecta i la refrigeració per aire forçat no és significativa. Aquesta és també una de les raons clau per les quals molts productes que no són convenients per aplicar perifèrics o tenen espai estandarditzat no utilitzen refrigeració líquida indirecta.