Attualmente, le soluzioni di raffreddamento a liquido per server ad alta densità nei data center sono principalmente divise in due categorie: tecnologia di raffreddamento a liquido indiretto e tecnologia di raffreddamento a liquido diretto. Questa classificazione si basa principalmente sulla forma finale interna delle soluzioni di raffreddamento a liquido.
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Tecnologia di raffreddamento a liquido indiretto
Tecnologia di raffreddamento a liquido diretto
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La tecnologia di raffreddamento a liquido indiretto si riferisce al processo di trasferimento del calore senza contatto diretto tra la fonte di calore del server e il refrigerante liquido, classificato principalmente nella piastra di raffreddamento e nel tubo di calore. Tra questi, la piastra fredda è divisa in “piastra fredda monofase” e “piastra fredda a cambiamento di fase” a seconda che si verifichi un cambiamento di fase nel processo di trasferimento di calore del refrigerante.
Il tubo di calore è suddiviso in “tipo di tubo di calore a due stadi” e “tipo di tubo di calore + raffreddamento ad acqua” in base alla forma di dissipazione del calore dell'estremità di condensazione. Al momento, la soluzione più popolare è il raffreddamento a liquido con piastre di raffreddamento monofase.
Server Huawei Fusion raffreddato a liquido Il server utilizza la soluzione monofase a piastre raffreddate a liquido per il raffreddamento. La densità di potenza di un singolo armadio può raggiungere i 45 kW/rack. L'agente di sottoraffreddamento utilizza acqua deionizzata + agente di inibizione della corrosione BTA e la temperatura massima in ingresso supportata può raggiungere 45 ℃, raggiungendo il livello di raffreddamento del liquido W4 dello standard DLC.
Prendendo come esempio il clima di Pechino (la temperatura massima annuale del bulbo umido è 31.5 ℃), la torre di raffreddamento può essere utilizzata per realizzare un raffreddamento naturale durante tutto l'anno e il PUE della sala macchine può essere ridotto teoricamente a 1.1. Inoltre, l'MTBF del sistema di refrigerazione risulta migliorato grazie alla semplificazione del sistema di refrigerazione.
Il design della struttura della piastra di raffreddamento a liquido ha un elevato rapporto di accoppiamento con il server e l'universalità è bassa, quindi il costo di produzione aumenta. Sebbene alla testa raffreddata ad acqua del processore siano state aggiunte microcanali, iniezione e altre tecnologie di trasferimento del calore migliorate dai compositi, la capacità di trasferimento del calore per unità di area è stata ulteriormente migliorata, ma deve essere migliorata.
Al momento, la piastra di raffreddamento a liquido Lenovo può supportare una CPU con potenza di 270 W; la piastra di raffreddamento a liquido ha requisiti elevati sul mezzo di raffreddamento circolante, come PH, pulizia, requisiti di concentrazione di ioni Ca+ e Mg+ del mezzo di raffreddamento. Questi parametri influenzeranno la capacità di trasferimento del calore, la corrosione, la resistenza alla circolazione, ecc. La resistenza locale del giunto rapido è significativa, quindi deve essere ulteriormente ottimizzata.
La tecnologia di raffreddamento a liquido diretto si riferisce al processo di trasferimento del calore del contatto diretto tra il liquido di raffreddamento e i componenti elettronici, principalmente classificato in tipo spray, tipo spray e tipo immersione. Il tipo di spruzzo si riferisce al liquido di raffreddamento pressurizzato nell'ugello di spruzzatura dopo l'atomizzazione in minuscole goccioline di dimensioni particellari, spruzzato sulla superficie dei componenti elettronici, trasferimento di calore bollente e rimozione del calore.
Il tipo a spruzzo utilizza le caratteristiche del trasferimento di calore a convezione forzata ad alta velocità per rafforzare la densità del trasferimento di calore e il principio è simile al tipo a spruzzo.
L'immersione si riferisce all'immersione dei componenti elettronici nel trasferimento di calore del liquido di raffreddamento, secondo il processo di trasferimento del calore, indipendentemente dal fatto che la transizione di fase sia divisa in immersione monofase e immersione a transizione di fase. Il raffreddamento a liquido sommerso è attualmente sul mercato per applicazioni commerciali su piccola scala.
I prodotti per la generazione di server con raffreddamento a liquido Feitian · Kirin di Ali sono stati fuori dal laboratorio, nella sala dati situata a Zhangbei, per realizzare applicazioni su piccola scala. La soluzione di raffreddamento a liquido mira a raggiungere una densità di potenza di un singolo armadio di 100 kW/rack e utilizza il liquido fluorurato FC-3 di 72M con una temperatura di ebollizione di 56 ℃, che appartiene alla categoria del raffreddamento ad immersione a cambiamento di fase.
La serpentina del refrigerante all'interno del serbatoio viene riscaldata e fatta bollire con componenti elettronici e il liquido fluorurato gassoso si condensa in liquido sulla superficie della parete della serpentina del refrigerante per realizzare il trasferimento di calore dall'elemento elettronico al refrigerante.
Dopo che il liquido refrigerante è stato scambiato con l'acqua di raffreddamento circolante all'interno della CDU attraverso lo scambiatore di calore a piastre, il calore viene infine disperso nell'ambiente attraverso la torre di raffreddamento esterna.
Attualmente, la temperatura di ingresso del liquido di raffreddamento è di 30 ℃ e la temperatura di ingresso può essere ulteriormente aumentata nella successiva ottimizzazione del prodotto per raggiungere lo scopo del raffreddamento naturale durante tutto l'anno.
Per quanto riguarda l’attuale caso applicativo del raffreddamento a liquido sommerso
tecnologia, ci sono ancora diversi problemi come segue:
Il design a tenuta d'aria del contenitore. Poiché l'intensità del trasferimento di calore del liquido fluorurato nel contenitore e nell'elemento elettronico dipende dalla velocità di carico dei componenti elettronici, quando la fluttuazione della velocità di carico è relativamente ampia, la variazione del liquido fluorurato vaporizzato per unità di tempo diventa più ampia, che porta alla fluttuazione della pressione nel contenitore; Fuoriuscita di soluzione fluorurata durante la manutenzione.
A causa del trasferimento di calore per immersione a cambiamento di fase, quando è necessario sostituire o effettuare la manutenzione di una delle apparecchiature IT nel contenitore, una grande quantità di liquido fluorurato fuoriuscirà durante il processo di collegamento e rimozione delle apparecchiature IT perché un'altra attività di apparecchiature è ancora in funzione .
Per quanto riguarda l'FC-72, il liquido fluorurato appartiene ai gas serra e ha una struttura stabile, il che significa che il liquido fluorurato fuoriuscito esisterà nell'atmosfera per lungo tempo ed è difficile da decomporre.
Il costo della soluzione fluorurata elettronica è elevato. Ci sono pochi produttori concentrati principalmente in 3M Company, Shell e altre multinazionali, quindi non è facile ridurre i costi a breve termine.
