Massiivinen tiedonsiirtokyky ja laskenta asettavat ennennäkemättömiä energia- ja jäähdytyshaasteita datakeskuksille, jotka ovat nousevia teknologioita, kuten tekoälyä ja big dataa. Toisaalta IT-laitteiden, kuten palvelimien, laskenta- ja tallennusvirrankulutus on erittäin korkea, ja toisaalta myös tietokeskusten IT-laitteiden jäähdyttämiseen käytetty virrankulutus kasvaa nopeasti.
CCID Consultingin tilastojen mukaan vuonna 2019 Kiinan konesalien energiankulutuksesta noin 43 % käytettiin IT-laitteiden jäähdytykseen, mikä vastaa periaatteessa itse IT-laitteiden 45 %:n energiankulutusta. Lämmönpoiston virrankulutuksen vähentäminen on välttämätöntä konesalien käyttökustannusten hallitsemiseksi, energiankulutuksen vähentämiseksi ja siten ympäristöystävällisten datakeskusten rakentamiseksi.
Yksittäisten kaappien tehotiheyden kasvaessa perinteinen ilmajäähdytys ei enää pysty täyttämään lämmönpoistotarpeita, ja nestejäähdytystekniikka on ilmaantunut
Mikä on nestejäähdytyksen lämmönpoisto?
Nestejäähdytyksellä tarkoitetaan tekniikkaa, jossa käytetään nestettä ilman sijasta kylmäaineena lämmön vaihtamiseksi elektronisten komponenttien lämmittämiseksi ja lämmön poistamiseksi.
Miten nestejäähdytyksen lämmönpoisto luokitellaan?
Yleisesti ottaen teollisuus jakaa nestejäähdytyksen suoraan jäähdytykseen ja epäsuoraan jäähdytykseen. Tällä hetkellä suorajäähdytys saavutetaan pääasiassa upotusnestejäähdytystekniikalla, joka voidaan jakaa kahteen tyyppiin: vaihemuutos ja ei-faasimuutos. Epäsuora jäähdytys saavutetaan pääasiassa kylmälevynestejäähdytystekniikalla.
Upotusnestejäähdytys
Upota lämmityselementti suoraan jäähdytysnesteeseen ja luota nesteen kiertoon laitteiden, kuten palvelimien, toiminnasta syntyvän lämmön poistamiseksi. Upotusnestejäähdytys on tyypillinen suorakosketusnestejäähdytys. Lämmityselementin ja jäähdytysnesteen välisen suoran kosketuksen ansiosta lämmönpoistohyötysuhde on suurempi ja melu pienempi.
Koko uppovesijäähdytysjärjestelmä voidaan jakaa kahteen osaan: sisäpuolen kiertoon ja ulkopuolen kiertoon.
Sisäpuolen kiertoprosessin aikana jäähdytysneste vaihtaa lämpöä lämmityslaitteen kanssa suljetussa kammiossa, imee lämpöä lämmityslaitteesta, lämpenee ja kiehuu muodostaen jäähdytyskaasua. Jäähdytysnestekaasu vaihtaa lämpöä matalan lämpötilan veden kanssa huoneen ulkopuolella nestejäähdytteisessä lämmönvaihtomoduulissa (CDM), käy läpi kaksi kondensaatioprosessia ja jäähdytysprosessia, jolloin siitä tulee matalan lämpötilan jäähdytysnestettä, joka sitten syötetään uudelleen suljettuun kammioon muodostamaan sykli. Lämmönsiirto faasinmuutoksen upotetun nestejäähdytyskammion sisäisessä kierrossa saavutetaan pääosin jäähdytysnesteen faasimuutoksella.
Ulkokierrossa matalalämpöinen vesi imee suuren määrän kaasumaisen jäähdytysnesteen kuljettamaa lämpöä nestejäähdytyslämmönvaihtomoduulissa ja muuttuu korkealämpöiseksi vedeksi, jonka kiertovesipumppu syöttää ulkojäähdytystorniin. Jäähdytystornissa korkean lämpötilan vesi vaihtaa lämpöä ilmakehän kanssa, vapauttaa lämpöä ja muuttuu matalalämpöiseksi vedeksi, joka sitten kuljetetaan ulkopuolen tulovesipumpulla CDM:ään lämmönvaihtoa varten kaasumaisella jäähdytysnesteellä, mikä täydentää ulkokierron. Lämmönsiirto kammion ulkopuolisessa verenkierrossa saavutetaan pääasiassa veden lämpötilan nousun ja laskun kautta.
Upotusnestejäähdytys voidaan jakaa kaksivaiheiseen nestejäähdytykseen ja yksivaiheiseen nestejäähdytykseen, ja lämmönpoistomenetelmissä voidaan käyttää kuivajäähdyttimiä ja jäähdytystorneja.
Kaksivaiheinen nestejäähdytys
Jäähdytysneste käy läpi vaihemuutoksen kiertävän lämmön haihtumisen aikana. Kaksivaiheisen nestejäähdytyksen lämmönsiirtotehokkuus on korkeampi, mutta ohjaus on suhteellisen monimutkaista. Vaiheenmuutosprosessin aikana paine muuttuu, mikä vaatii korkeat vaatimukset säiliölle, ja jäähdytysneste on altis kontaminoitumiselle käytön aikana.
Yksivaiheinen nestejäähdytys
Jäähdytysneste säilyttää aina nestemäisen tilan kiertolämmönpoistoprosessin aikana, eikä siinä tapahdu faasimuutosta. Siksi jäähdytysnesteen kiehumispisteen on oltava korkea. Tämän ansiosta jäähdytysnesteen haihtumista ja hävikkiä on suhteellisen helppo hallita ja se on hyvä yhteensopivuus IT-laitteiden komponenttien kanssa. Kaksivaiheiseen nestejäähdytykseen verrattuna sen hyötysuhde on kuitenkin pienempi. Käytännön käyttöskenaarioiden mukaan lämmönpoistoon voidaan käyttää kuivajäähdyttimiä tai jäähdytystorneja.
Kylmälevy nestejäähdytys
Kiinnitä nestejäähdytteinen jäähdytyslevy palvelimen päälämmityslaitteeseen ja käytä jäähdytyslevyn läpi virtaavaa nestettä lämmön kuljettamiseen pois lämmönpoiston tarkoituksen saavuttamiseksi. Nestejäähdytteinen jäähdytyslevy ratkaisee paljon lämpöä tuottavien komponenttien lämmönpoiston palvelimissa, kun taas muutkin jäähdytyselementit ovat riippuvaisia ilmajäähdytyksestä. Joten kylmälevynestejäähdytystä käyttävät palvelimet tunnetaan myös kaasu-neste-kaksoiskanavapalvelimina. Kylmälevyssä oleva neste ei joudu kosketuksiin jäähdytetyn laitteen kanssa, ja keskellä käytetään lämmönsiirtolevyä korkean turvallisuuden takaamiseksi.
Ruiskunestejäähdytys
Rungon päällä säilytetään nestettä ja aukot avataan. Lämmityselementin asennosta ja lämmöntuotannosta riippuen jäähdytysnestettä suihkutetaan lämmityselementin päälle laitteiden jäähdytyksen tarkoituksen saavuttamiseksi. Ruiskutettu neste joutuu suoraan kosketukseen jäähdytetyn laitteen kanssa, mikä johtaa korkeaan jäähdytystehokkuuteen;
Kuitenkin ruiskutusprosessin aikana neste kulkeutuu ja haihtuu, kun se kohtaa korkean lämpötilan esineitä. Sumupisaroita ja kaasuja vapautuu rungon reikien rakoja pitkin kotelon ulkopuolelle, mikä heikentää tietokonehuoneen ympäristön puhtautta tai vaikuttaa muihin laitteisiin.
Mitkä ovat yleisimmät jäähdytysnesteet?
Vesi
Nestejäähdytys on suorin ja kustannustehokkain. Vesi ei ole eriste, ja sitä voidaan käyttää vain epäsuoraan kosketukseen nestejäähdytyksessä. Kun vuoto tapahtuu, IT-laitteiden, kuten palvelimien, vaurioituminen on erittäin kohtalokasta.
Mineraaliöljy
Mineraaliöljy on myös kustannustehokas jäähdytysneste. Yksifaasinen mineraaliöljy on myrkytön, hajuton ja ei helposti haihtuva. Korkea viskositeetti, helppo muodostaa jäämiä laitteen pinnalle. Vaikka syttymispiste on korkea, palaminen on silti mahdollista tietyissä olosuhteissa.
Elektroninen fluorausliuos
Suurin ominaisuus on eristys ja palamaton. Nestejäähdytystekniikka on turvallisin vaihtoehto datakeskuksissa. Tällä hetkellä se on eniten käytetty. Mutta hinta on korkea.
Lämmönjohtavuus neste
Lämpöä johtava neste on myrkytön, eristävä, korkean kiehumispisteen ja syövyttämätön erikoisneste, joka eristää elektroniset komponentit ilmasta liottamalla ne nesteeseen. Se ei vain vältä hapetusreaktioita, vaan saavuttaa myös puhtauden ja pölyttömän suorituskyvyn, mikä pidentää huomattavasti elektronisten komponenttien käyttöikää.
Perinteiseen ilmajäähdytykseen verrattuna nestejäähdytyksen edut ovat:
Korkeampi lämmönpoistotehokkuus:Nestejäähdytystekniikka voi alentaa tehokkaammin laitteiden lämpötilaa, parantaa niiden suorituskykyä ja käyttöikää. Nesteen lämmönjohtavuus on parempi kuin ilman, joten nestejäähdytyksellä voidaan nopeasti poistaa laitteiden tuottaman lämmön.
Alempi melu:Verrattuna puhaltimien aiheuttamaan meluun, nestejäähdytys tuottaa vähemmän melua ja tarjoaa hiljaisemman työympäristön.
Joustavampi muotoilu:Nestejäähdytystekniikkaa voidaan suunnitella joustavammin, mikä mahdollistaa pattereiden ja nesteputkien asennuksen eri asentoihin, jolloin se mukautuu paremmin laitteiden suunnitteluvaatimuksiin.
Ympäristöystävällisempi:Nestejäähdytyksellä voidaan säästää energiaa ja vähentää sen ympäristövaikutuksia. Puhaltimien tuottamaan lämpöön verrattuna nesteet voidaan kierrättää helpommin.
Nestejäähdytystekniikan haittapuolena on sen korkea hinta, joka vaatii korkeampia ylläpitokustannuksia ja monimutkaisempaa suunnittelua. Kuitenkin, kun elektronisten laitteiden suorituskyky paranee jatkuvasti, lämmönpoistoongelmat ovat tulleet yhä näkyvämmiksi, ja nestejäähdytysteknologiasta tulee yksi yleisimmistä elektroniikkalaitteiden jäähdytystavoista tulevaisuudessa.
Nestejäähdytystekniikan käyttö:
Nestejäähdytystekniikkaa voidaan soveltaa erilaisiin elektronisiin laitteisiin, jotka vaativat lämmönpoistoa, kuten:
Suorituskykyinen tietojenkäsittely: Suorituskykyiset tietokoneet vaativat suurten tietomäärien käsittelyä ja monimutkaisia laskentatehtäviä, jotka tuottavat huomattavan määrän lämpöä. Nestejäähdytysteknologialla voidaan tehokkaammin alentaa tietokoneiden lämpötilaa, parantaa niiden suorituskykyä ja vakautta.
Palvelinkeskus: Datakeskusten on käsiteltävä suuri määrä dataa ja verkkoliikennettä ja tuotettava huomattava määrä lämpöä. Nestejäähdytysteknologialla voidaan tehokkaammin alentaa palvelimien lämpötilaa, parantaa niiden suorituskykyä ja vakautta.
Tekoäly: Tekoäly vaatii suurten tietomäärien ja monimutkaisten laskentatehtävien käsittelyä ja tuottaa huomattavan määrän lämpöä. Nestejäähdytystekniikka voi alentaa tehokkaammin tekoälylaitteiden lämpötilaa, parantaa niiden suorituskykyä ja vakautta.
Pelitietokone: Pelitietokoneiden on suoritettava suuri määrä grafiikka- ja laskentatehtäviä ja tuotettava paljon lämpöä. Nestejäähdytystekniikka voi alentaa tehokkaammin pelitietokoneiden lämpötilaa, parantaa niiden suorituskykyä ja vakautta.
Suositut Tagit: perustiedot nestejäähdytystekniikasta, Kiina, toimittajat, valmistajat, tehdas, räätälöity, ilmainen näyte, valmistettu Kiinassa
