Analiza industrije tekočinskega hlajenja in hladilne tekočine v podatkovnih centrih
Z inovativnim razvojem tehnologij, kot so umetna inteligenca, računalništvo v oblaku, veliki podatki in veriga blokov, je nastopila doba komunikacije 5G, za katero so značilne visoke hitrosti, nizke zakasnitve in velika povezljivost. Podatkovni centri in komunikacijska oprema kot informacijska infrastruktura prenašajo vse večjo računalniško obremenitev, naraščajo pa tudi zahteve po računalniški učinkovitosti.
Da bi se soočili z izzivi zmogljivosti omrežne obdelave, strežniki podatkovnih centrov in komunikacijske naprave nenehno izboljšujejo svoje zmogljivosti obdelave in integracije, kar ima za posledico nenehno povečevanje gostote moči. Te spremembe ne povzročajo le velikih težav s porabo energije, temveč tudi višje zahteve za hladilno opremo in tehnologijo zaradi visoke toplotne gostote. Tradicionalna tehnologija zračnega hlajenja predstavlja ozko grlo pri scenarijih visoke toplotne gostote, učinkovitost odvajanja toplote pa ne more več slediti računalniški učinkovitosti. V tem kontekstu je tehnologija tekočinskega hlajenja pritegnila široko pozornost v industriji zaradi svoje ultra visoke energijske učinkovitosti, ultra visoke toplotne gostote in drugih značilnosti. Tehnologija tekočega hlajenja je edini način za reševanje izzivov tlaka odvajanja toplote in varčevanja z energijo.
Nenehno povečevanje računalniške moči spodbuja rast gostote moči, kar postavlja nove zahteve za hladilno tehnologijo. Nenehno povečevanje računalniške moči spodbuja nenehno izboljševanje zmogljivosti komunikacijske opreme, stalno naraščata tudi poraba energije čipov in gostota toplotnega toka. Gostota moči vsake generacije razvoja izdelka se poveča za 30-50 odstotkov. Največja poraba energije sodobne CPE platforme X86 je 300-400 W, največja gostota toplotnega toka čipov v panogi pa je presegla 120 W/cm2; Nenehno izboljševanje gostote moči čipa neposredno omejuje odvajanje toplote in zanesljivost čipa, tradicionalne zmogljivosti odvajanja toplote z zračnim hlajenjem pa postaja vse težje vzdrževati. Povečanje gostote moči čipa je privedlo tudi do povečanja gostote moči celotne omare, s trenutno največjo močjo, ki presega 30 kW/rack; Večji izzivi so bili postavljeni tudi pred hladilno tehnologijo računalniških sob. Tekočinsko hlajenje kot nastajajoča hladilna tehnologija v podatkovnih centrih se uporablja za reševanje potreb po odvajanju toplote omaric z visoko gostoto moči.
Tekočinsko hlajenje ima prednosti, kot so nizka poraba energije, visoko odvajanje toplote, nizek hrup in nizek TCO. Hladilna zmogljivost tekočine je 1000-3000-krat večja od zraka. Tehnologija tekočega hlajenja lahko uresniči prednosti visoke gostote, nizkega hrupa, nizke temperaturne razlike pri prenosu toplote in splošnega prostega hlajenja. V primerjavi s tehnologijo zračnega hlajenja ima neprimerljive tehnične prednosti. Je odlična rešitev za hlajenje, ki jo je mogoče uporabiti v scenarijih, kjer je treba močno izboljšati računalniško moč, energetsko učinkovitost in gostoto namestitve.
Tekoče hladilno sredstvo je eden ključnih dejavnikov v tehnologiji tekočega hlajenja. Pri uporabi tehnologije potopnega (kontaktnega) tekočinskega hlajenja je poleg zahtev strojne opreme tekoče hladilno sredstvo tudi eden najbolj kritičnih dejavnikov. Za ustrezno kontaktno tekočinsko hlajeno hladilno sredstvo zahteva:
1) dobre termofizikalne lastnosti. Za fazno spremembo so potrebne visoka toplotna prevodnost, specifična toplotna kapaciteta, nizka viskoznost in visoka latentna toplota uparjanja.
2) Nizka zmrziščna točka in koeficient razteznosti.
3) Enofazno tekoče hlajenje zahteva visoko vrelišče.
4) Dvofazno tekoče hlajenje zahteva primerno vrelišče in ozko območje vrelišča.
5) Ima dobro kemično in toplotno stabilnost za elektronske naprave.
6) Visoko plamenišče in temperatura samovžiga.
7) Brez korozivnosti sistemskih materialov (kovine, nekovine in druge organske snovi.
8) Regulativne omejitve niso potrebne ali pa so potrebne le minimalne (okolju prijazno, nestrupeno, biološko razgradljivo itd.).
9) Gospodarstvo.
Trenutno je tehnologija zračnega hlajenja ena najbolj zrelih in široko uporabljenih rešitev hlajenja v podatkovnih centrih. V zadnjih letih se je v skladu s politiko "dvojnega ogljika" indeks PUE podatkovnih centrov nenehno zniževal, večina regij pa zahteva, da učinkovitost izrabe električne energije ne sme presegati 1,25, ter aktivno spodbujajo nadgradnjo in preoblikovanje podatkovnih centrov. S pospešenim uvajanjem strežnikov je postalo središče pozornosti industrije, kako dodatno zmanjšati porabo energije in doseči zeleni razvoj podatkovnih centrov.
