Analiza industrije tečnog hlađenja i rashladnih tečnosti data centara
Uz inovativni razvoj tehnologija kao što su umjetna inteligencija, računalstvo u oblaku, veliki podaci i blockchain, stigla je era 5G komunikacije koju karakterizira velika brzina, nisko kašnjenje i velika povezanost. Kako informaciona infrastruktura, data centri i komunikaciona oprema podnose sve veći obim računarskog opterećenja, a povećavaju se i zahtevi za računarskom efikasnošću.
Kako bi odgovorili na izazove performansi mrežne obrade, serveri centara podataka i komunikacioni uređaji kontinuirano poboljšavaju svoje mogućnosti obrade i integracije, što rezultira kontinuiranim povećanjem gustine energije. Ove promjene ne samo da dovode do velikih problema u potrošnji energije, već i do većih zahtjeva za rashladnom opremom i tehnologijom zbog velike gustine topline. Tradicionalna tehnologija hlađenja zrakom predstavlja usko grlo pred scenarijima visoke gustine topline, a efikasnost odvođenja topline više ne može pratiti efikasnost računara. U tom kontekstu, tehnologija tekućeg hlađenja je privukla široku pažnju u industriji zbog svoje ultra-visoke energetske efikasnosti, ultra-visoke gustine toplote i drugih karakteristika. Tehnologija hlađenja tekućinom jedini je način za rješavanje izazova pritiska rasipanje topline i uštede energije.
Kontinuirano povećanje računarske snage promoviše rast gustine snage, postavljajući nove zahtjeve za tehnologiju hlađenja. Kontinuirano povećanje računarske snage promoviše kontinuirano poboljšanje performansi komunikacione opreme, a potrošnja energije čipa i gustina toplotnog fluksa takođe se stalno povećavaju. Gustina snage svake generacije evolucije proizvoda povećava se za 30-50 posto. Maksimalna potrošnja energije savremenog procesora X86 platforme je 300-400W, a najveća gustina toplotnog fluksa čipa u industriji je premašila 120W/cm2; Kontinuirano poboljšanje gustine snage čipa direktno ograničava rasipanje topline i pouzdanost čipa, a tradicionalne mogućnosti odvođenja topline hlađene zrakom postaju sve teže održati. Povećanje gustine snage čipa je takođe dovelo do povećanja gustine snage čitavog ormarića, sa trenutnim maksimumom koji prelazi 30kW/rack; Veći izazovi postavljeni su i pred rashladnu tehnologiju računarskih prostorija. Tečno hlađenje, kao nova tehnologija hlađenja u podatkovnim centrima, primjenjuje se za rješavanje potreba za rasipanjem topline u ormarićima velike gustine.
Tečno hlađenje ima prednosti kao što su niska potrošnja energije, veliko rasipanje topline, niska razina buke i niska ukupna potrošnja energije. Kapacitet hlađenja tečnosti je 1000-3000 puta veći od zraka. Tehnologija hlađenja tekućinom može ostvariti prednosti visoke gustine, niske buke, niske temperaturne razlike u prijenosu topline i općenito slobodnog hlađenja. U poređenju sa tehnologijom vazdušnog hlađenja, ima neuporedive tehničke prednosti. To je odlično rješenje za hlađenje koje se može primijeniti u scenarijima u kojima je potrebno značajno poboljšati snagu računara, energetsku efikasnost i gustinu implementacije.
Tečno rashladno sredstvo je jedan od ključnih faktora u tehnologiji tečnog hlađenja. U primjeni imersion (kontaktne) tehnologije hlađenja tekućinom, pored zahtjeva za hardverskom opremom, tečno rashladno sredstvo je također jedan od najkritičnijih faktora. Za odgovarajuću kontaktnu tečnost hlađenu rashladnu tečnost potrebno je:
1) dobra termofizička svojstva. Za promjenu faze potrebni su visoka toplinska provodljivost, specifični toplinski kapacitet, nizak viskozitet i visoka latentna toplina isparavanja.
2) Niska tačka smrzavanja i koeficijent ekspanzije.
3) Jednofazno tečno hlađenje zahteva visoku tačku ključanja.
4) Dvofazno tečno hlađenje zahteva odgovarajuću tačku ključanja i uski opseg ključanja.
5) Ima dobru hemijsku i termičku stabilnost za elektronske uređaje.
6) Visoka tačka paljenja i temperatura samozapaljenja.
7) Nema korozivnosti za materijale sistema (metalne, nemetalne i druge organske materije).
8) Nisu potrebna nikakva ili samo minimalna regulatorna ograničenja (ekološki, netoksični, biorazgradivi, itd.).
9) Ekonomičnost.
Trenutno je tehnologija zračnog hlađenja jedno od najzrelijih i najšire korištenih rješenja za hlađenje u podatkovnim centrima. Posljednjih godina, u okviru politike "dual carbon" PUE indeks podatkovnih centara je kontinuirano smanjen, a većina regiona zahtijeva da efikasnost korištenja električne energije ne prelazi 1,25, te aktivno promoviraju nadogradnju i transformaciju podatkovnih centara. Sa ubrzanom implementacijom servera, kako dodatno smanjiti potrošnju energije i postići ekološki razvoj data centara, postalo je fokus pažnje industrije.
