Raziskovalni napredek potopljenega hlajenja s spremembo faze v podatkovnem centru

Z izboljšanjem zmogljivosti računalnika in integracijo računalniške opreme se je povečala gostota toplotnega toka podatkovnih centrov, povečujejo pa se tudi zahteve po sistemih za odvajanje toplote. Zaradi vročih točk in težav z visoko porabo energije tradicionalnega vodnega hlajenja in zračnega hlajenja je težko rešiti nastajajoča vprašanja

Zahteve za odvajanje toplote elektronskih naprav so privedle do razvoja tehnologije hlajenja s potopljeno fazo. Potopljeni hladilni sistem s spremembo faze je v glavnem sestavljen iz izparilnega, kondenzacijskega in cirkulacijskega sistema.

Ogrevalna oprema je potopljena v izolacijski inertni neposreden stik s sredstvom za odvajanje toplote.

Ta metoda ima prednosti dobrega odvajanja toplote in nizke porabe energije. Trenutno je tehnologija hlajenja s spremembo faze potopitve v povojih. V naslednjih nekaj letih bodo s hitrim razvojem tehnologij, kot sta pametna industrija in računalništvo v oblaku, nove tehnologije odvajanja toplote, ki jih predstavlja hlajenje s spremembo faze potopitve, zagotovo postale glavna tehnologija odvajanja toplote za podatkovne centre.

Ta članek za izhodišče vzame glavno strukturo in načelo potopljenega faznega hladilnega sistema, analizira trenutni raziskovalni fokus in razvojni status od izbire hladilnih materialov in mehanizma prenosa toplote vrelišča ter možnosti za tehnologijo hlajenja s potopljeno fazo. .

Znanstveniki so izvedli veliko raziskav o metodah odvajanja toplote podatkovnih centrov: tradicionalno zračno hlajeno odvajanje toplote je bilo optimizirano za organizacijo pretoka zraka, vodno hlajeni strežniki za odvajanje toplote so bili nameščeni z hrbtnimi ploščami, tehnologijo odvajanja toplote toplotnih cevi, potopljeno fazno spremembo hlajenje in rekuperacija odpadne toplote.

Raziskave o različnih tehnologijah za zmanjšanje porabe energije. Hkrati pa tudi veliki proizvajalci strežnikov doma in v tujini aktivno raziskujejo učinkovite metode odvajanja toplote. Podjetje Sugon China' je nekoč lansiralo potopljeni hladilni strežnik, kot je prikazano na sliki 2.

Ta strežnik se lahko uporablja v podatkovnih centrih. Vrednost PUE računalniške sobe je zmanjšana na 1,05, poraba energije pa se zmanjša za več kot 30 % v primerjavi s tradicionalnim zračno hlajenim podatkovnim centrom. Gospodarske koristi so pomembne."Kirin" strežnik, ki ga je lansiral Alibaba, ne potrebuje klimatske naprave, ventilatorjev in drugih dodatkov in ga je mogoče namestiti kjer koli. Prihrani več kot 75 % prostora, njegova visoka stopnja zrakotesnosti pa varuje elektronske komponente pred prahom, vlago in drugimi dejavniki ter je zaščitena pred zunanjimi motnjami. Poleg opreme za odvajanje toplote so nekatera podjetja predana raziskavam in razvoju hladilnih medijev, ki jih je razvila družba 3M v ZDA. (kot so čista voda, fluorirana tekočina in mineralno olje).

V različnih raziskovalnih smereh, potopitev Zaradi svojih prednosti, kot so visoka učinkovitost odvajanja toplote, priročno vzdrževanje in nizek hrup, je tehnologija hlajenja s spremembo faz postala v središču trenutnih raziskav.

Izbira hladilnega medija Naprava hladilnega sistema s potopljeno fazo zahteva visoko tesnenje in višje zahteve za strojno opremo; hkrati pa je izbira hladilnega medija ključna tudi za tehnologijo hlajenja s spremembo faze v potopu. Kvalificiran hladilni medij mora imeti naslednje značilnosti.

(1) Ima visoko latentno toploto izhlapevanja, to pomeni, da enaka količina odvajanja toplote uporablja manj hladilnega medija, kar lahko izboljša učinkovitost odvajanja toplote, hkrati pa zmanjša dodatno porabo energije črpalk, hladilnih stolpov in druge opreme.

(2) Zadovoljuje izolacijske zahteve v tekočem, plinastem in plinsko-tekočinskem mešanem stanju.

(3) Imeti mora nizko vrelišče. Ko temperatura strežnika ni zelo visoka, se lahko hladilna tekočina podvrže tudi stabilni spremembi faze, da odvzame toploto, da se zagotovi stabilna temperatura strežnika in normalno delovanje podatkovnega centra.

(4) Nejedko za strežniške materiale.

(5) Je okolju prijazen, nestrupen in neškodljiv ter enostaven za uporabo.

(6) Visoka ekonomičnost. Trenutno so aromatične snovi, silikati in fluoroogljikovodiki vključeni v obseg raziskav hladilnega medija potopljenega hladilnega sistema s spremembo faz. Mineralno olje in fluorirana tekočina sta bolj razširjena hladilna medij z neposrednim stikom. Mineralno olje je poceni ､ Okolju prijazno, nestrupeno in neškodljivo, vendar se zlahka razgradi in je gorljiva snov, ki je nevarnejša. V primerjavi z mineralnim oljem je cena fluorida nekoliko višja, vendar so njegove lastnosti stabilne, ognjevarne in primerne dielektrične konstante. Trenutno najbolj priljubljen hladilni medij. Xu Yongsheng in drugi so uporabili elektrode z igelno ploščo za simulacijo običajnega izredno neenakomernega okolja električnega polja in zgradili platformo za odkrivanje delne razelektritve, ki temelji na 50Hz visokonapetostnem izmeničnem sistemu za preizkušanje vzdržne napetosti, da bi raziskali učinek vrenja hladilnega sredstva na delno praznjenje. vrednost praga. Rezultati raziskav kažejo, da bo vrenje hladilnega sredstva zmanjšalo vrednost praga izolacije izolacijskega okolja. Mo Shenyang in drugi so uporabili napravo za testiranje izolacije, da so izvedli sistematično študijo o značilnostih razgradnje hladilnega sredstva FC-72 v tekočem, plinastem in dvofaznem stanju. , Dielektrična trdnost hlapov FC-72 je bila pridobljena s testom prekinitve napetosti močne frekvence in izveden je bil večtlačni test dielektrične trdnosti hlapov hladilnega sredstva z nizkim vreliščem. Wu Xilei in drugi so simulirali 4 pogosto uporabljene fluorirane tekočine (FC-72, Vpliv Novec649, HFE-7100 in D-1) na učinek odvajanja toplote potopljenega hladilnega sistema s spremembo faze. Rezultati simulacije kažejo, da je gostota toplotnega pretoka, ki je potrebna za prenos toplote D-1 vrelišče, najmanjša, vendar je njegova največja zmogljivost odvajanja toplote blizu Novec649, nekoliko nižja od FC-72 in HFE-7100, lahko nadomesti obstoječo elektronsko fluorirano tekoči Novec649 v potopljenem hlajenju s spremembo faze. Dong Jinxi in drugi so s poskusi analizirali sintetično hladilno tekočino na osnovi ogljikovodikov (PAO) in etilen glikol #65. Fizikalne in termodinamične lastnosti podobne hladilne tekočine (v nadaljnjem besedilu #65), #65 ima višjo zmogljivost odvajanja toplote kot PAO, vendar fizična stabilnost in neprevodnost PAO sta višji od #65. Zdaj je manj raziskav o hladilnih medijih in potrebe. Nadaljnje raziskave so bile izvedene in odkrili hladilni medij s stabilnimi fizikalnimi lastnostmi in visoko zmogljivostjo odvajanja toplote.

Nadaljnja optimizacija potopljene tehnologije hlajenja s spremembo faze lahko izboljša njeno učinkovitost hlajenja. Naslednje raziskovalne usmeritve so naslednje.

(1) Pripravite hladilni medij s stabilnimi lastnostmi, preučite vpliv okolja neenakomernega električnega polja na lastnosti hladilne tekočine in opravite preizkus dielektrične trdnosti hladilnega medija pri visoki poljski jakosti.

(2) Fluorirana tekočina ima močno hlapnost, raziskave in razvoj ustreznih tesnilnih materialov za hladilno telo.

(3) S poskusi nadalje raziskati vpliv različnih dejavnikov na nastanek mehurčkov v mikrokanalu, preučiti mehanizem prenosa toplote vrelišča na površini strežnika in vzpostaviti reprezentativnejši model prenosa toplote vrelišča.

(4) Časovno testirajte embalažne polimerne materiale elektronskih naprav, da zagotovite njihovo življenjsko dobo, zmanjšate stroške vzdrževanja med uporabo strežnika in zmanjšate zanesljivost zaradi pogostega vzdrževanja.