Tecnologia de refrigeració líquida eficient per a centres de dades
Amb el desenvolupament accelerat d'indústries com la intel·ligència artificial, la informàtica en núvol i el big data, la demanda, l'escala i els esforços de construcció dels centres de dades han augmentat significativament. Tanmateix, el problema del consum d'energia als centres de dades és cada cop més greu. A causa del fet que una part important del consum d'energia als centres de dades tradicionals prové dels sistemes de refrigeració, és necessari utilitzar tecnologies de refrigeració líquida emergents per construir centres de dades ecològics.
El TDP (potència de disseny tèrmic) del xip augmenta gradualment i alguns xips fins i tot arriben als 360 W. Això suposa un seriós repte per a la dissipació de calor dels xips de servidor als centres de dades tradicionals que utilitzen habitualment tecnologia de refrigeració per aire. En termes generals, una densitat de flux de calor d'uns 5-10 W/cm² ha arribat al límit de la tecnologia de refrigeració per aire, i les densitats de flux de calor més altes poden provocar fàcilment que una gran quantitat de calor no es pugui descarregar del xips de manera oportuna. La mesura principal que poden prendre els centres de dades per resoldre aquest problema és la tecnologia de refrigeració líquida. En termes generals, el rendiment tèrmic dels líquids és molt millor que el de l'aire, amb una conductivitat tèrmica d'unes 15-25 vegades la de l'aire i una capacitat tèrmica específica fins i tot 1000-3500 vegades la de l'aire. La tecnologia de dissipació de calor refrigerada per líquid ha demostrat un rendiment superior en la transferència de calor en comparació amb la tecnologia de dissipació de calor refrigerada per aire.
En comparació amb les tecnologies de refrigeració líquida per polvorització i immersió, la tecnologia de refrigeració líquida de placa freda no necessita tenir en compte el problema de la conductivitat del refrigerant. Hi ha molts tipus de refrigerants disponibles, com ara aigua desionitzada, nanofluids, etc., i les seves propietats tèrmiques són generalment millors que el refrigerant aïllant. A més, l'optimització de l'estructura del canal de flux de la placa freda pot augmentar l'àrea de transferència de calor convectiva o millorar la intensitat de transferència de calor convectiva, reforçant així eficaçment la transferència de calor. Actualment, la tecnologia de refrigeració de plaques fredes als centres de dades s'utilitza principalment per a la refrigeració líquida de xips, i la direcció principal de la investigació és l'optimització de la topologia del canal.
La tecnologia de refrigeració per aspersió s'aplica al centre de dades i els dispositius electrònics del servidor sovint es refreden de manera de contacte mitjançant plaques de polvorització. La tecnologia de refrigeració per raig i la tecnologia de refrigeració per aerosol són dues tecnologies que poden aconseguir un major flux de calor i dissipació de calor.
El principi de funcionament bàsic de la refrigeració per immersió és submergir completament els dispositius electrònics en líquid de refrigeració i aconseguir la dissipació de calor mitjançant la circulació. La tecnologia de refrigeració per immersió pertany a la tecnologia de refrigeració líquida passiva. En l'actualitat, les principals direccions d'investigació de la tecnologia de refrigeració per immersió són: optimització de l'estructura de transferència de calor per immersió (estructura de superfície de disposició i dissipació de calor), refrigerant d'alta eficiència d'immersió i transferència de calor d'ebullició per immersió.
Actualment, la direcció d'investigació de la tecnologia de refrigeració líquida se centra principalment en l'optimització d'estructures de transferència de calor, líquids de refrigeració eficients i transferència de calor d'ebullició bifàsica. L'optimització de les estructures de transferència de calor, com ara la disposició de matrius i les estructures de superfície micro/nano, per aconseguir un excel·lent rendiment de transferència de calor canviant les característiques de flux del fluid de treball i com millorar la comoditat de la tecnologia de processament, s'ha convertit en un dels problemes clau per a la seva promoció efectiva. La tecnologia de refrigeració líquida als centres de dades encara està en els seus inicis, i encara hi ha molts problemes clau que cal abordar amb urgència. En comparació amb els centres de dades basats en tecnologia de refrigeració per aire, els centres de dades basats en tecnologia de refrigeració líquida han experimentat canvis significatius en la seva disposició interna, arquitectura, equips i altres requisits, que inevitablement reconstruiran la cadena de centres de dades de la indústria rellevant.
