A folyadékhűtés technológiai forradalma az adatközpontokban
Az olyan technológiák innovatív fejlődésével, mint a mesterséges intelligencia, a számítási felhő és a big data, az adatközpontok és a kommunikációs berendezések, mint információs infrastruktúra, egyre nagyobb mennyiségű számítást végeznek. Az adatközpontok számítási teljesítményének rohamos növekedésével az egyes szekrények teljesítménysűrűsége megnőtt, ami magasabb követelményeket támaszt a hőelvezetés hatékonyságával szemben. Másrészt a „kettős széndioxid” politika értelmében az adatközpontoknak, mint „fő energiafogyasztóknak” folyamatosan csökkenteniük kell PUE-mutatóikat, hogy csökkentsék a hűtőrendszer villamosenergia-fogyasztását. A hagyományos léghűtés azonban már nem tud megfelelni a fenti hőleadási követelményeknek, és megjelent a folyadékhűtés technológia.
A 10 évvel ezelőtti piacon elérhető adatközponti GPU csúcsa az NVIDIA K40 volt, 235 W-os termikus tervezési teljesítménnyel (TDP). Amikor az NVIDIA 2020-ban kiadta az A100-at, a TDP közel 400 W volt, a legújabb H100 lapkával pedig a TDP 700 W-ra szökött. Egyetlen nagy teljesítményű AI chip termikus tervezési energiafogyasztása elérte az 1000 W-ot. Nyilvánvaló, hogy az Intel olyan chipet fejleszt, amely elérheti az 1,5 kW-ot. A mesterséges intelligencia terén folyó verseny végső soron a számítási teljesítmény versenyében csapódik le, és a nagy számítási chipek fő szűk keresztmetszete a hőelvezetési képességük. Ha a chip TDP-je meghaladja az 1000 W-ot, folyadékhűtési technológiát kell alkalmazni.
A folyadékhűtési technológia hatékonyan tudja megoldani a számítógéptermek nagy sűrűségű telepítésének és helyi túlmelegedésének problémáit, amelyek közül a merülő folyadékhűtés kiemelkedő hőleadási és energiamegtakarítási előnyökkel rendelkezik. A merülő folyadékhűtés egy tipikus közvetlen érintkezésű folyadékhűtési módszer, amelyben az elektronikus eszközöket hűtőfolyadékba merítik, és a keletkező hőt közvetlenül a hűtőfolyadékba adják át, és a folyadék keringtetésén keresztül vezetik át. A merülő folyadékhűtés két típusba sorolható: egyfázisú merülő folyadékhűtés és fázisváltós merülő folyadékhűtés attól függően, hogy az elektronikai eszközök hűtése során az alkalmazott hűtőfolyadék halmazállapot-változáson megy keresztül. Az egyfázisú előnye, hogy alacsonyabb a telepítési költség és a hűtőközeg költsége, és nem áll fenn a hűtőfolyadék túlcsordulásának veszélye; A fázisváltás előnye a nagyobb hőleadási képességben és határértékben rejlik, de költségben és technológiai érettségben még mindig elmarad az egyfázisútól.
Az egyfázisú merülőhűtés lenyűgöző megoldást kínál a hatékony és megbízható hőkezelést kereső adatközpontok számára. Ennél a módszernél az informatikai alkatrészeket teljesen egy speciális összetételű szigetelő folyadékba merítik. Ez a folyadék közvetlenül veszi fel a hőt a szerverről, hasonlóan a kétfázisú merülőhűtéshez. A kétfázisú rendszerekkel ellentétben az egyfázisú hűtőfolyadék nem forr fel és nem megy át fázisátalakulásokon. Folyékony marad a teljes hűtési folyamat során. A felmelegített szigetelő folyadék a hőcserélőn keresztül kering a hűtőelosztó egységben (CDU). Ez a hőcserélő hőenergiát ad át egy független hűtőközegnek, jellemzően egy zárt hurkú vízrendszernek. A lehűtött szigetelő folyadékot ezután visszaszivattyúzzák a merülőtartályba a hűtési ciklus befejezéséhez.
A kétfázisú merülő hűtőrendszerben az elektronikus alkatrészeket szigetelt hővezető folyadékfürdőbe merítik, amelynek hővezető képessége sokkal jobb, mint a levegő, a víz vagy az olaj. A kétfázisú merülő folyadékhűtés közötti különbség az, hogy a hűtőfolyadék fázisátalakuláson megy keresztül. A kétfázisú merülő folyadékhűtés hőátadási útja alapvetően megegyezik az egyfázisú merülő folyadékhűtéssel, azzal a fő különbséggel, hogy a másodlagos oldali hűtőközeg csak a merülőkamra belső területén kering, a hűtőkamra tetejével. a merülőkamra a gáznemű zóna és a fenék a folyadékzóna; Az informatikai berendezéseket teljesen bemerítik egy alacsony forráspontú folyékony hűtőközegbe, amely elnyeli a hőt a berendezésből és felforr. A párologtatással előállított magas hőmérsékletű gáznemű hűtőközeg alacsony sűrűsége miatt fokozatosan összegyűlik a merülőkamra tetején, és hőt cserél a tetejére szerelt kondenzátorral, így alacsony hőmérsékletű folyékony hűtőközeggé kondenzálódik. Ezután a gravitáció hatására visszafolyik a kamra aljára, és hőelvezetést biztosít az informatikai berendezések számára.
A hőelvezetési technológia innovatív fejlesztése során, legyen szó chipekről vagy elektronikus eszközökről, a termékek mennyisége, tervezési költsége, megbízhatósága és egyéb szempontjai olyan küszöbértékek, amelyeket a vállalkozások nem tudnak elkerülni. Ezek is olyan problémák, amelyeket a hőleadási technológiának ki kell egyensúlyoznia és meg kell oldania. Különböző kombinációs technológiákkal lehet termékeket fejleszteni a különféle hőleadó anyagokhoz, technológiákhoz és alkalmazási forgatókönyvekhez, hogy az aktuális mintára optimális megoldást találjunk.
