Væskekjølingsteknologirevolusjonen i datasentre
Med den innovative utviklingen av teknologier som AI, cloud computing og big data, foretar datasentre og kommunikasjonsutstyr, som informasjonsinfrastruktur, en økende mengde beregninger. Med den raske økningen av datakraft i datasentre har effekttettheten til enkeltskap økt, noe som stiller høyere krav til varmespredningseffektivitet. På den annen side, under "dual carbon"-politikken, er datasentre, som "store energiforbrukere", pålagt å kontinuerlig redusere sine PUE-indikatorer for å redusere strømforbruket til kjølesystemet. Tradisjonell luftkjøling kan imidlertid ikke lenger oppfylle ovennevnte varmespredningskrav, og væskekjølingsteknologi har dukket opp.
Toppen av datasenteret GPU tilgjengelig på markedet for 10 år siden var NVIDIA K40, med en termisk designeffekt (TDP) på 235W. Da NVIDIA ga ut A100 i 2020, var TDP nær 400W, og med den nyeste H100-brikken skjøt TDP til 700W. Strømforbruket i termisk design til en enkelt høyytelses AI-brikke har nådd 1000W. Det er forstått at Intel utvikler en brikke som kan nå 1,5 kW. Konkurransen innen kunstig intelligens koker til syvende og sist ned til konkurranse innen datakraft, og en stor flaskehals for høye databrikker er deres varmeavledningsevne. Når brikkens TDP overstiger 1000W, må væskekjølingsteknologi tas i bruk.
Væskekjølingsteknologi kan effektivt løse problemene med utplassering med høy tetthet og lokal overoppheting i datarom, blant annet nedsenking av væskekjøling har enestående fordeler i varmespredning og energisparing. Nedsenkingsvæskekjøling er en typisk væskekjølingsmetode med direkte kontakt, der elektroniske enheter nedsenkes i en kjølevæske, og varmen som genereres overføres direkte til kjølevæsken og ledes gjennom sirkulasjonen av væsken. Nedsenkingsvæskekjøling kan klassifiseres i to typer: enfaset nedsenkingsvæskekjøling og faseendring nedsenkingsvæskekjøling, avhengig av om kjølevæsken som brukes vil gjennomgå en tilstandsendring under kjøling av elektroniske enheter. Fordelen med enfaset er at utplasseringskostnaden og kjølemediekostnaden er lavere, og det er ingen risiko for overløp av kjølevæske; Fordelen med faseendring ligger i dens høyere varmeavledningskapasitet og grense, men den henger fortsatt etter enfase når det gjelder kostnader og teknologisk modenhet.
Enfase nedsenkingskjøling gir en overbevisende løsning for datasentre som søker effektiv og pålitelig termisk styring. I denne metoden er IT-komponentene fullstendig nedsenket i en spesialformulert isolasjonsvæske. Denne væsken absorberer varme direkte fra serveren, på samme måte som tofaset nedsenkingskjøling. I motsetning til tofasesystemer, koker ikke enfaset kjølevæske eller gjennomgår faseoverganger. Det forblir flytende gjennom hele kjøleprosessen. Den oppvarmede isolasjonsvæsken sirkulerer gjennom varmeveksleren inne i kjølefordelingsenheten (CDU). Denne varmeveksleren overfører termisk energi til et uavhengig kjølemedium, typisk et lukket vannsystem. Den avkjølte isolasjonsvæsken pumpes deretter tilbake i senketanken for å fullføre kjølesyklusen.
I et tofaset nedsenkingskjølesystem er elektroniske komponenter nedsenket i et isolert varmeledende væskebad, som har mye bedre varmeledningsevne enn luft, vann eller olje. Forskjellen mellom tofaset nedsenkingsvæskekjøling er at kjølevæsken gjennomgår en faseovergang. Varmeoverføringsbanen til tofaset nedsenkingsvæskekjøling er i hovedsak den samme som for enfaset nedsenkingsvæskekjøling, med hovedforskjellen at kjølevæsken på sekundærsiden bare sirkulerer i det indre området av nedsenkningskammeret, med toppen av nedsenkningskammeret er den gassformige sonen og bunnen er væskesonen; IT-utstyret er fullstendig nedsenket i en flytende kjølevæske med lavt kokepunkt, som absorberer varme fra utstyret og koker. Den høytemperaturgassformige kjølevæsken som produseres ved fordamping, på grunn av dens lave tetthet, samler seg gradvis på toppen av nedsenkingskammeret og utveksler varme med kondensatoren installert på toppen, og kondenserer til en flytende kjølevæske med lav temperatur. Den strømmer deretter tilbake til bunnen av kammeret under påvirkning av tyngdekraften, og oppnår varmespredning for IT-utstyret.
I prosessen med innovativ utvikling av varmeavledningsteknologi, enten det er brikker eller elektroniske enheter, er volumet, designkostnadene, påliteligheten og andre aspekter ved produktene terskler som bedrifter ikke kan unngå. Dette er også problemer som varmeavledningsteknologien må balansere og løse. Ulike kombinasjonsteknologier kan brukes til å utvikle produkter for ulike varmeavledningsmaterialer, teknologier og bruksscenarier, for å finne den optimale løsningen for det aktuelle mønsteret.
