Công nghệ làm mát bằng chất lỏng hiệu quả cho trung tâm dữ liệu
Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành như trí tuệ nhân tạo, điện toán đám mây và dữ liệu lớn, nhu cầu, quy mô và nỗ lực xây dựng các trung tâm dữ liệu đã tăng lên đáng kể. Tuy nhiên, vấn đề tiêu thụ năng lượng tại các trung tâm dữ liệu ngày càng trở nên nghiêm trọng. Do thực tế là một phần đáng kể mức tiêu thụ năng lượng trong các trung tâm dữ liệu truyền thống đến từ hệ thống làm mát, nên cần phải tận dụng các công nghệ làm mát bằng chất lỏng mới nổi để xây dựng các trung tâm dữ liệu xanh.
TDP (công suất thiết kế nhiệt) của chip tăng dần, thậm chí một số chip còn đạt tới 360W. Điều này đặt ra thách thức nghiêm trọng đối với khả năng tản nhiệt của chip máy chủ trong các trung tâm dữ liệu truyền thống thường sử dụng công nghệ làm mát bằng không khí. Nói chung, mật độ dòng nhiệt khoảng 5-10 W/cm ² đã đạt đến giới hạn của công nghệ làm mát bằng không khí và mật độ dòng nhiệt cao hơn có thể dễ dàng dẫn đến một lượng nhiệt lớn không thể thoát ra khỏi thiết bị. chip một cách kịp thời. Biện pháp chính mà các trung tâm dữ liệu có thể thực hiện để giải quyết vấn đề này là công nghệ làm mát bằng chất lỏng. Nói chung, hiệu suất nhiệt của chất lỏng tốt hơn nhiều so với không khí, với độ dẫn nhiệt gấp khoảng 15-25 lần so với không khí và nhiệt dung riêng thậm chí gấp 1000-3500 lần so với không khí. Công nghệ tản nhiệt làm mát bằng chất lỏng đã chứng tỏ được hiệu suất truyền nhiệt vượt trội so với công nghệ tản nhiệt làm mát bằng không khí.
So với công nghệ làm mát bằng chất lỏng phun và ngâm, công nghệ làm mát bằng chất lỏng dạng tấm lạnh không cần quan tâm đến vấn đề độ dẫn điện của chất làm mát. Có nhiều loại chất làm mát hiện có, chẳng hạn như nước khử ion, chất lỏng nano, v.v. và đặc tính nhiệt của chúng nhìn chung tốt hơn chất làm mát cách điện. Ngoài ra, việc tối ưu hóa cấu trúc kênh dòng tấm lạnh có thể làm tăng diện tích truyền nhiệt đối lưu hoặc tăng cường cường độ truyền nhiệt đối lưu, từ đó tăng cường truyền nhiệt một cách hiệu quả. Hiện nay, công nghệ làm mát bằng tấm lạnh trong trung tâm dữ liệu chủ yếu được sử dụng để làm mát bằng chất lỏng cho chip và hướng nghiên cứu chính là tối ưu hóa cấu trúc liên kết kênh.
Công nghệ làm mát phun được ứng dụng tại trung tâm dữ liệu, các thiết bị điện tử trong máy chủ thường được làm mát bằng phương pháp tiếp xúc bằng cách sử dụng tấm phun. Công nghệ làm mát bằng tia và công nghệ làm mát phun là hai công nghệ có thể đạt được thông lượng nhiệt và khả năng tản nhiệt cao hơn.
Nguyên lý làm việc cơ bản của làm mát ngâm là nhúng hoàn toàn các thiết bị điện tử vào chất lỏng làm mát và đạt được khả năng tản nhiệt thông qua quá trình tuần hoàn. Công nghệ làm mát ngâm thuộc về công nghệ làm mát bằng chất lỏng thụ động. Hiện nay, các hướng nghiên cứu chính của công nghệ làm mát ngâm là: tối ưu hóa cấu trúc truyền nhiệt ngâm (cấu trúc bề mặt sắp xếp và tản nhiệt), chất làm mát hiệu suất cao ngâm và truyền nhiệt sôi ngâm.
Hiện nay, hướng nghiên cứu công nghệ làm mát bằng chất lỏng chủ yếu tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc truyền nhiệt, chất lỏng làm mát hiệu quả và truyền nhiệt sôi hai pha. Tối ưu hóa các cấu trúc truyền nhiệt, chẳng hạn như sắp xếp mảng và cấu trúc bề mặt micro/nano, để đạt được hiệu suất truyền nhiệt tuyệt vời bằng cách thay đổi đặc tính dòng chảy của chất lỏng làm việc và cách cải thiện sự tiện lợi của công nghệ xử lý, đã trở thành một trong những vấn đề chính đối với quảng bá hiệu quả của nó. Công nghệ làm mát bằng chất lỏng trong trung tâm dữ liệu vẫn còn ở giai đoạn sơ khai và vẫn còn nhiều vấn đề chính cần được giải quyết khẩn cấp. So với các trung tâm dữ liệu được xây dựng trên công nghệ làm mát bằng không khí, các trung tâm dữ liệu được xây dựng trên công nghệ làm mát bằng chất lỏng đã trải qua những thay đổi đáng kể về bố cục bên trong, kiến trúc, thiết bị và các yêu cầu khác, điều này chắc chắn sẽ tái cấu trúc chuỗi trung tâm dữ liệu của ngành liên quan.
