En la actualidad, las soluciones de refrigeración líquida para servidores de alta densidad en centros de datos se dividen principalmente en dos categorías: tecnología de refrigeración líquida indirecta y tecnología de refrigeración líquida directa. Esta clasificación se basa principalmente en la forma final de las soluciones de refrigeración líquida para interiores.
Palabras clave
Tecnología de refrigeración líquida indirecta
Tecnología de refrigeración líquida directa
Contenido del artículo
La tecnología de refrigeración líquida indirecta se refiere al proceso de transferencia de calor sin contacto directo entre la fuente de calor del servidor y el refrigerante líquido, que se clasifica principalmente en placa de refrigeración y tubo de calor. Entre ellas, la placa fría se divide en “placa fría monofásica” y “placa fría de cambio de fase” según si se produce un cambio de fase en el proceso de transferencia de calor del refrigerante.
El tubo de calor se divide en “tipo de tubo de calor de dos etapas” y “tipo de tubo de calor + refrigeración por agua” según la forma de disipación de calor del extremo de condensación. En la actualidad, la solución más popular es la refrigeración líquida con placa de refrigeración monofásica.
Servidor Huawei Fusion refrigerado por líquido El servidor utiliza una solución de placa refrigerada por líquido monofásica para la refrigeración. La densidad de potencia de un solo gabinete puede alcanzar los 45 kW/rack. El agente de subenfriamiento utiliza agua desionizada + agente inhibidor de corrosión BTA, y la temperatura máxima de entrada admitida puede alcanzar los 45 ℃, alcanzando el nivel de refrigeración por líquido W4 del estándar DLC.
Si tomamos como ejemplo el clima de Beijing (la temperatura máxima anual extrema de bulbo húmedo es de 31.5 ℃), la torre de enfriamiento se puede utilizar para lograr un enfriamiento natural durante todo el año y la PUE de la sala de máquinas se puede reducir a 1.1 en teoría. Además, el MTBF del sistema de refrigeración mejora debido a la simplificación del sistema de refrigeración.
El diseño estructural de la placa de refrigeración líquida tiene una alta relación de acoplamiento con el servidor y la universalidad es baja, por lo que el costo de producción aumenta. Aunque se ha agregado al cabezal refrigerado por agua del procesador tecnología de transferencia de calor mejorada con microcanales, inyección y otros compuestos, se ha mejorado aún más la capacidad de transferencia de calor por unidad de área, lo que necesita mejorarse.
En la actualidad, la placa de refrigeración líquida de Lenovo puede soportar una CPU de 270 W de potencia; la placa de refrigeración líquida tiene altos requisitos en cuanto al medio de refrigeración circulante, como el pH, la limpieza, los requisitos de concentración de iones Ca+ y Mg+ del medio de refrigeración. Estos parámetros afectarán la capacidad de transferencia de calor, la corrosión, la resistencia a la circulación, etc. La resistencia local de la junta de conexión rápida es significativa, por lo que debe optimizarse aún más.
La tecnología de refrigeración líquida directa se refiere al proceso de transferencia de calor por contacto directo entre el refrigerante y los componentes electrónicos, que se clasifica principalmente en tipo pulverización, tipo rociado y tipo inmersión. El tipo pulverización se refiere al líquido refrigerante presurizado en la boquilla pulverizadora después de la atomización en pequeñas gotas del tamaño de partículas, que se rocía sobre la superficie de los componentes electrónicos, donde se transfiere el calor por ebullición y se disipa el calor.
El tipo de pulverización utiliza las características de la transferencia de calor por convección forzada de alta velocidad para fortalecer la densidad de transferencia de calor, y el principio es similar al tipo de pulverización.
La inmersión se refiere a la inmersión de componentes electrónicos en el líquido de refrigeración para transferir calor. Según el proceso de transferencia de calor, la transición de fase se divide en inmersión monofásica e inmersión de transición de fase. La refrigeración líquida sumergida se encuentra actualmente en el mercado para aplicaciones comerciales a pequeña escala.
Los productos de refrigeración líquida para servidores Feitian · Kirin de Ali han salido del laboratorio, en la sala de datos ubicada en Zhangbei, para realizar aplicaciones a pequeña escala. La solución de refrigeración líquida tiene como objetivo lograr una densidad de potencia de gabinete único de 100 kW/rack y utiliza líquido fluorado FC-3 de 72M con una temperatura de ebullición de 56 ℃, que pertenece a la categoría de refrigeración por inmersión por cambio de fase.
La bobina de refrigerante dentro del tanque se calienta y se hierve con componentes electrónicos, y el líquido fluorado gaseoso se condensa en líquido en la superficie de la pared de la bobina de refrigerante para realizar la transferencia de calor del elemento electrónico al refrigerante.
Después de que el refrigerante se intercambia con el agua de enfriamiento circulante dentro de la CDU a través del intercambiador de calor de placas, el calor finalmente se dispersa al medio ambiente a través de la torre de enfriamiento exterior.
En la actualidad, la temperatura de entrada del refrigerante es de 30 ℃ y la temperatura de entrada se puede aumentar aún más en la optimización posterior del producto para lograr el propósito de enfriamiento natural durante todo el año.
En cuanto al caso de aplicación actual de refrigeración líquida sumergida
Tecnología, todavía existen varios problemas como los siguientes:
Diseño hermético del contenedor. Debido a que la intensidad de transferencia de calor del líquido fluorado en el contenedor y el elemento electrónico depende de la tasa de carga de los componentes electrónicos, cuando la fluctuación de la tasa de carga es relativamente grande, el cambio del líquido fluorado vaporizado por unidad de tiempo se vuelve más extenso, lo que conduce a la fluctuación de presión en el contenedor; Fuga de solución fluorada durante el mantenimiento.
Debido a la transferencia de calor por inmersión en cambio de fase, cuando es necesario reemplazar o mantener uno de los equipos de TI en el contenedor, una gran cantidad de líquido fluorado se escapará en el proceso de conectar y quitar el equipo de TI porque otro negocio de equipos aún está en funcionamiento.
En cuanto al FC-72, el líquido fluorado pertenece a los gases de efecto invernadero y tiene una estructura estable, lo que significa que el líquido fluorado escapado existirá en la atmósfera durante mucho tiempo y es difícil de descomponer.
El coste de la solución fluorada electrónica es elevado. Hay pocos fabricantes, concentrados principalmente en 3M Company, Shell y otras empresas multinacionales, por lo que no es fácil reducir el coste a corto plazo.
