تقنية التبريد السائل الفعالة لمراكز البيانات

مع التطور المتسارع لصناعات مثل الذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية والبيانات الضخمة، زاد الطلب على مراكز البيانات وحجمها وجهود بنائها بشكل كبير. ومع ذلك، أصبحت مشكلة استهلاك الطاقة في مراكز البيانات حادة بشكل متزايد. نظرًا لأن جزءًا كبيرًا من استهلاك الطاقة في مراكز البيانات التقليدية يأتي من أنظمة التبريد، فمن الضروري الاستفادة من تقنيات التبريد السائل الناشئة لبناء مراكز بيانات خضراء.

تزداد قوة التصميم الحراري للرقاقة تدريجيًا، حتى أن بعض الرقائق تصل إلى 360 واط. يشكل هذا تحديًا خطيرًا لتبديد حرارة شرائح الخادم في مراكز البيانات التقليدية التي تستخدم عادةً تقنية التبريد المبرد بالهواء. بشكل عام، وصلت كثافة التدفق الحراري البالغة حوالي 5-10 واط/سم ² إلى الحد الأقصى لتقنية التبريد المبرد بالهواء، ويمكن أن تؤدي كثافات التدفق الحراري الأعلى بسهولة إلى عدم القدرة على تفريغ كمية كبيرة من الحرارة من رقائق في الوقت المناسب. الإجراء الرئيسي الذي يمكن لمراكز البيانات اتخاذه لحل هذه المشكلة هو تقنية التبريد السائل. بشكل عام، الأداء الحراري للسوائل أفضل بكثير من الهواء، حيث تبلغ الموصلية الحرارية حوالي 15-25 أضعاف قدرة الهواء وسعة حرارية محددة حتى 1000-3500 أضعاف قدرة الهواء. أثبتت تقنية تبديد الحرارة المبردة بالسائل أداءً فائقًا في نقل الحرارة مقارنة بتقنية تبديد الحرارة المبردة بالهواء.

بالمقارنة مع تقنيات التبريد السائل بالرش والغمر، فإن تكنولوجيا التبريد السائل باللوحة الباردة لا تحتاج إلى النظر في مسألة موصلية سائل التبريد. هناك أنواع عديدة من المبردات المتاحة، مثل الماء منزوع الأيونات، والسوائل النانوية، وما إلى ذلك، وخصائصها الحرارية أفضل بشكل عام من المبرد العازل. بالإضافة إلى ذلك، فإن تحسين هيكل قناة تدفق اللوحة الباردة يمكن أن يزيد من مساحة نقل الحرارة بالحمل الحراري أو يعزز كثافة نقل الحرارة بالحمل الحراري، وبالتالي تعزيز نقل الحرارة بشكل فعال. في الوقت الحاضر، تُستخدم تقنية تبريد اللوحة الباردة في مراكز البيانات بشكل أساسي لتبريد سائل الرقاقة، واتجاه البحث الرئيسي هو تحسين طوبولوجيا القناة.

يتم تطبيق تقنية التبريد بالرش في مركز البيانات، وغالبًا ما يتم تبريد الأجهزة الإلكترونية الموجودة في الخادم بطريقة الاتصال باستخدام لوحات الرش. تعد تقنية التبريد النفاث وتقنية التبريد بالرش من التقنيات التي يمكنها تحقيق تدفق أعلى للحرارة وتبديد الحرارة.

مبدأ العمل الأساسي للتبريد بالغمر هو غمر الأجهزة الإلكترونية بالكامل في سائل التبريد وتحقيق تبديد الحرارة من خلال الدورة الدموية. تنتمي تقنية التبريد بالغمر إلى تقنية التبريد السائلة السلبية. في الوقت الحاضر، الاتجاهات البحثية الرئيسية لتكنولوجيا التبريد الغمر هي: تحسين هيكل نقل الحرارة الغمر (هيكل سطح الترتيب وتبديد الحرارة)، المبرد الغمر عالي الكفاءة، ونقل الحرارة المغمورة بالغليان.

في الوقت الحاضر، يركز الاتجاه البحثي لتكنولوجيا التبريد السائل بشكل أساسي على تحسين هياكل نقل الحرارة، وسوائل التبريد الفعالة، ونقل حرارة الغليان على مرحلتين. أصبح تحسين هياكل نقل الحرارة، مثل ترتيب المصفوفة وهياكل الأسطح الدقيقة/النانوية، لتحقيق أداء ممتاز في نقل الحرارة عن طريق تغيير خصائص تدفق مائع العمل، وكيفية تحسين راحة تكنولوجيا المعالجة، إحدى القضايا الرئيسية لـ الترويج الفعال لها. لا تزال تقنية التبريد السائل في مراكز البيانات في مهدها، ولا تزال هناك العديد من المشكلات الرئيسية التي تحتاج إلى معالجة عاجلة. بالمقارنة مع مراكز البيانات المبنية على تكنولوجيا تبريد الهواء، خضعت مراكز البيانات المبنية على تكنولوجيا التبريد السائل لتغييرات كبيرة في تخطيطها الداخلي وبنيتها ومعداتها ومتطلباتها الأخرى، الأمر الذي سيؤدي حتما إلى إعادة بناء سلسلة الصناعة ذات الصلة من مراكز البيانات