Průběh výzkumu chlazení se změnou fáze pod hladinou v datovém centru

Se zlepšováním výkonu počítačů a integrací výpočetního vybavení se zvýšila hustota tepelného toku datových center a zvyšují se také požadavky na systémy odvodu tepla. Kvůli horkým místům a problémům s vysokou spotřebou energie tradičního vodního chlazení a chlazení vzduchem je obtížné čelit vznikajícím problémům

Požadavky elektronických zařízení na odvod tepla vedly k vývoji technologie chlazení s ponořenou fázovou změnou. Ponořený chladicí systém se změnou fáze se skládá hlavně z odpařovací části, kondenzační části a cirkulačního systému.

Topné zařízení je ponořeno v izolačním inertním přímém kontaktu s prostředkem pro odvod tepla.

Tato metoda má výhody dobrého odvodu tepla a nízké spotřeby energie. V současné době je technologie chlazení se změnou fáze ponoru v plenkách. V příštích několika letech, s rychlým rozvojem technologií, jako je inteligentní průmysl a cloud computing, se nové technologie odvodu tepla reprezentované chlazením s ponorným chlazením s fázovou změnou jistě stanou hlavní technologií odvodu tepla pro datová centra.

Tento článek bere hlavní strukturu a princip ponořeného chladicího systému s fázovou změnou jako výchozí bod, analyzuje současné zaměření výzkumu a vývojový stav z výběru chladicích materiálů a mechanismu přenosu tepla varem a vyhlídky na technologii chlazení ponořenou fázovou změnou .

Učenci provedli mnoho výzkumů o metodách odvodu tepla v datových centrech: tradiční vzduchem chlazený odvod tepla byl optimalizován pro organizaci proudění vzduchu, vodou chlazené servery pro odvod tepla byly instalovány se základními deskami, technologie odvodu tepla tepelnými trubicemi, změna fáze pod hladinou bylo provedeno chlazení a rekuperace odpadního tepla.

Výzkum různých technologií ke snížení spotřeby energie. Zároveň velcí výrobci serverů doma i v zahraničí také aktivně zkoumají účinné metody odvodu tepla. China's Sugon Company kdysi uvedla na trh ponořený chladicí server, jak je znázorněno na obrázku 2.

Tento server lze použít v datových centrech Hodnota PUE v počítačové místnosti je snížena na 1,05 a spotřeba energie je snížena o více než 30 % ve srovnání s tradičním vzduchem chlazeným datovým centrem. Ekonomické přínosy jsou značné."Kirin" server spuštěný společností Alibaba nevyžaduje klimatizaci, ventilátory a další příslušenství a lze jej nasadit kdekoli. Šetří více než 75 % místa a jeho vysoký stupeň vzduchotěsnosti chrání elektronické součástky před prachem, vlhkostí a dalšími faktory a je chráněn před vnějšími interferencemi. Kromě zařízení pro odvod tepla se některé společnosti zabývají výzkumem a vývojem chladicích médií, vyvinutých společností 3M ve Spojených státech Chladicí kapalina Novec, která má nejzákladnější izolační vlastnosti, má bod varu nižší než běžná chladicí média (jako je čistá voda, fluorovaná kapalina a minerální olej).

V různých směrech výzkumu, ponoření Díky svým výhodám, jako je vysoký výkon rozptylu tepla, pohodlná údržba a nízká hlučnost, se technologie chlazení se změnou fáze stala středem zájmu současného výzkumu.

Volba chladicího média Zařízení ponořeného chladicího systému s fázovou změnou vyžaduje vysoký těsnicí výkon a vyšší požadavky na hardwarové vybavení; současně je výběr chladicího média také klíčem k technologii chlazení ponořenou fázovou změnou. Kvalifikované chladicí médium by mělo mít následující vlastnosti.

(1) Má vysoké latentní teplo odpařování, to znamená, že stejné množství rozptylu tepla využívá méně chladicího média, což může zlepšit účinnost rozptylu tepla a zároveň snížit dodatečnou spotřebu energie čerpadel, chladicích věží a dalších zařízení.

(2) Splňuje požadavky na izolaci v kapalném, plynném a smíšeném stavu plyn-kapalina.

(3) Měl by mít nízký bod varu. Když teplota serveru není příliš vysoká, chladicí kapalina může také projít stabilní fázovou změnou, aby odebrala teplo, aby byla zajištěna stabilní teplota serveru a normální provoz datového centra.

(4) Nekorozivní pro serverové materiály.

(5) Je šetrný k životnímu prostředí, netoxický a neškodný a snadno se s ním manipuluje.

(6) Vysoká hospodárnost. V současné době jsou aromatické látky, křemičitany a fluorované uhlovodíky zahrnuty do výzkumu chladicího média ponořeného chladicího systému s fázovou změnou. Minerální olej a fluorovaná kapalina jsou nejrozšířenějším přímým kontaktním chladicím médiem. Minerální olej je levný ､ Šetrný k životnímu prostředí, netoxický a neškodný, ale snadno se rozkládá a je hořlavou látkou, která je nebezpečnější. Ve srovnání s minerálním olejem je cena fluoridu o něco vyšší, ale jeho vlastnosti jsou stabilní, nehořlavý a vhodná dielektrická konstanta. V současnosti nejoblíbenější chladicí médium. Xu Yongsheng a další použili jehlové elektrody k simulaci běžného extrémně nerovnoměrného prostředí elektrického pole a postavili platformu pro detekci částečného výboje založenou na 50Hz vysokonapěťovém střídavém zkušebním systému výdržného napětí, aby prozkoumali vliv varu chladiva na částečný výboj. prahová hodnota. Výsledky výzkumu ukazují, že var chladiva sníží izolační prahovou hodnotu izolačního prostředí. Mo Shenyang a další použili zařízení na testování izolace k provedení systematické studie charakteristik průrazu chladiva FC-72 v kapalném, plynném a dvoufázovém stavu. , Dielektrická pevnost páry FC-72 byla získána pomocí testu průrazného napětí při elektrickém kmitočtu a byla provedena vícetlaká zkouška dielektrické pevnosti páry chladiva s nízkým bodem varu. Wu Xilei a další simulovali 4 běžně používané fluorované kapaliny (FC-72, Vliv Novec649, HFE-7100 a D-1) na účinek rozptylu tepla ponořeného chladicího systému se změnou fáze. Výsledky simulace ukazují, že hustota tepelného toku potřebná pro přenos tepla varem D-1 je nejmenší, ale jeho maximální kapacita rozptylu tepla je blízká Novec649, o něco nižší než FC-72 a HFE-7100, může nahradit stávající elektronické fluorované kapalina Novec649 v ponořeném chlazení se změnou fáze. Dong Jinxi a další analyzovali pomocí experimentů chladicí kapalinu na bázi syntetického uhlovodíku (PAO) a ethylenglykol #65. Fyzikální a termodynamické vlastnosti podobné chladicí kapaliny (dále jen #65), #65, má vyšší kapacitu rozptylu tepla než PAO, ale fyzikální stabilita a nevodivost PAO jsou vyšší než #65. Nyní je méně výzkumů o chladicích médiích a je jich potřeba Další výzkum byl proveden a našel chladicí médium se stabilními fyzikálními vlastnostmi a vysokou kapacitou odvodu tepla.

Další optimalizace technologie chlazení s ponořenou fázovou změnou může zlepšit účinnost chlazení. Další směry výzkumu jsou následující.

(1) Připravte chladicí médium se stabilními vlastnostmi, prostudujte vliv prostředí nerovnoměrného elektrického pole na vlastnosti chladicí kapaliny a proveďte zkoušku dielektrické pevnosti chladicího média při vysoké intenzitě pole.

(2) Fluorovaná kapalina má silnou těkavost, výzkum a vývoj odpovídajících těsnicích materiálů chladiče.

(3) Prostřednictvím experimentů dále prozkoumejte vliv různých faktorů na tvorbu bublin v mikrokanálu, studujte mechanismus přenosu tepla varem na povrchu serveru a vytvořte reprezentativnější model přenosu tepla varem.

(4) Časově otestujte obalové polymerové materiály elektronických zařízení, abyste zajistili jejich životnost, snížili náklady na údržbu během používání serveru a snížili spolehlivost způsobenou častou údržbou.