Lượng dữ liệu khổng lồ và tính toán đặt ra những thách thức chưa từng có về năng lượng và làm mát cho các trung tâm dữ liệu, vốn là những công nghệ mới nổi như trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn. Một mặt, mức tiêu thụ điện năng tính toán và lưu trữ của các thiết bị CNTT như máy chủ cực kỳ cao, mặt khác, mức tiêu thụ điện năng dùng để làm mát thiết bị CNTT trong các trung tâm dữ liệu cũng đang tăng nhanh chóng.
Theo số liệu thống kê của CCID Consulting, năm 2019, khoảng 43% lượng năng lượng tiêu thụ của trung tâm dữ liệu Trung Quốc được sử dụng để làm mát thiết bị CNTT, về cơ bản ngang bằng với mức tiêu thụ năng lượng của 45% thiết bị CNTT. Việc giảm lượng điện năng tiêu thụ của tản nhiệt là điều bắt buộc để kiểm soát chi phí vận hành của trung tâm dữ liệu, giảm mức tiêu thụ năng lượng, từ đó xây dựng trung tâm dữ liệu thân thiện với môi trường.
Với sự gia tăng mật độ công suất của từng tủ, hệ thống làm mát bằng không khí truyền thống không còn đáp ứng được nhu cầu tản nhiệt và công nghệ làm mát bằng chất lỏng đã xuất hiện
Tản nhiệt bằng chất lỏng là gì?
Làm mát bằng chất lỏng là công nghệ sử dụng chất lỏng thay vì không khí làm chất làm lạnh để trao đổi nhiệt làm nóng các linh kiện điện tử và loại bỏ nhiệt.
Tản nhiệt bằng chất lỏng được phân loại như thế nào?
Nói chung, ngành công nghiệp chia làm mát chất lỏng thành làm mát trực tiếp và làm mát gián tiếp. Hiện nay, làm mát trực tiếp chủ yếu đạt được thông qua công nghệ làm mát chất lỏng ngâm, có thể chia thành hai loại: thay đổi pha và không thay đổi pha. Làm mát gián tiếp chủ yếu đạt được thông qua công nghệ làm mát chất lỏng tấm lạnh.
Làm mát bằng chất lỏng ngâm
Nhúng trực tiếp thanh gia nhiệt vào chất làm mát và dựa vào sự lưu thông của chất lỏng để lấy đi nhiệt sinh ra do hoạt động của thiết bị như máy chủ. Làm mát bằng chất lỏng nhúng là làm mát bằng chất lỏng tiếp xúc trực tiếp điển hình. Do tiếp xúc trực tiếp giữa thanh gia nhiệt và chất làm mát, hiệu suất tản nhiệt cao hơn và tiếng ồn thấp hơn.
Toàn bộ hệ thống làm mát bằng chất lỏng ngâm có thể được chia thành hai phần: tuần hoàn bên trong và tuần hoàn bên ngoài.
Trong quá trình tuần hoàn bên trong, chất làm mát trao đổi nhiệt với thiết bị sưởi ấm trong một buồng kín, hấp thụ nhiệt từ thiết bị sưởi ấm, nóng lên và sôi để tạo thành khí làm mát. Khí làm mát trao đổi nhiệt với nước nhiệt độ thấp bên ngoài phòng trong mô-đun trao đổi nhiệt làm mát bằng chất lỏng (CDM), trải qua hai quá trình ngưng tụ và làm mát để trở thành chất làm mát nhiệt độ thấp, sau đó được đưa trở lại buồng kín để tạo thành một chu trình. Sự truyền nhiệt trong tuần hoàn bên trong của buồng làm mát chất lỏng ngâm trong pha thay đổi chủ yếu đạt được thông qua sự thay đổi pha của chất làm mát.
Trong quá trình tuần hoàn ngoài trời, nước nhiệt độ thấp hấp thụ một lượng lớn nhiệt do chất làm mát dạng khí mang theo trong mô-đun trao đổi nhiệt làm mát dạng lỏng và trở thành nước nhiệt độ cao, được bơm nước tuần hoàn đưa vào tháp giải nhiệt ngoài trời. Trong tháp giải nhiệt, nước nhiệt độ cao trao đổi nhiệt với khí quyển, giải phóng nhiệt và trở thành nước nhiệt độ thấp, sau đó được bơm nước đầu vào bên ngoài vận chuyển đến CDM để trao đổi nhiệt với chất làm mát dạng khí, hoàn thành quá trình tuần hoàn ngoài trời. Truyền nhiệt trong quá trình tuần hoàn ngoài tâm thất chủ yếu đạt được thông qua sự tăng và giảm nhiệt độ nước.
Làm mát bằng chất lỏng ngâm có thể được chia thành làm mát bằng chất lỏng hai pha và làm mát bằng chất lỏng một pha, còn phương pháp tản nhiệt có thể sử dụng bộ làm mát khô và tháp giải nhiệt.
Làm mát bằng chất lỏng hai pha
Chất làm mát trải qua quá trình chuyển pha trong quá trình tản nhiệt tuần hoàn. Hiệu suất truyền nhiệt của làm mát bằng chất lỏng hai pha cao hơn, nhưng việc kiểm soát tương đối phức tạp. Trong quá trình chuyển pha, áp suất sẽ thay đổi, đòi hỏi yêu cầu cao đối với bình chứa và chất làm mát dễ bị nhiễm bẩn trong quá trình sử dụng.
Làm mát bằng chất lỏng một pha
Chất làm mát luôn duy trì trạng thái lỏng trong quá trình tản nhiệt tuần hoàn và không trải qua sự thay đổi pha. Do đó, yêu cầu điểm sôi của chất làm mát phải cao. Điều này giúp kiểm soát quá trình bay hơi và mất chất làm mát tương đối dễ dàng và có khả năng tương thích tốt với các thành phần thiết bị CNTT. Tuy nhiên, so với làm mát bằng chất lỏng hai pha, hiệu suất của nó thấp hơn. Theo các tình huống ứng dụng thực tế, có thể sử dụng bộ làm mát khô hoặc tháp giải nhiệt để tản nhiệt.
Làm mát bằng chất lỏng dạng tấm lạnh
Cố định tấm làm mát bằng chất lỏng trên thiết bị gia nhiệt chính của máy chủ và sử dụng chất lỏng chảy qua tấm làm mát để mang nhiệt đi để đạt được mục đích tản nhiệt. Tấm làm mát bằng chất lỏng giải quyết vấn đề tản nhiệt của các thành phần tỏa nhiệt cao trong máy chủ, trong khi các thành phần tản nhiệt khác cũng dựa vào làm mát bằng không khí. Vì vậy, các máy chủ sử dụng làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh còn được gọi là máy chủ kênh đôi khí-lỏng. Chất lỏng trong tấm lạnh không tiếp xúc với thiết bị được làm mát và một tấm truyền nhiệt được sử dụng ở giữa để đảm bảo an toàn cao.
Làm mát bằng chất lỏng phun
Trên đỉnh khung máy, chất lỏng được lưu trữ và các lỗ được mở ra. Tùy thuộc vào vị trí và nhiệt độ tỏa ra của bộ phận gia nhiệt, chất lỏng làm mát được phun vào bộ phận gia nhiệt để đạt được mục đích làm mát thiết bị. Chất lỏng được phun tiếp xúc trực tiếp với thiết bị được làm mát, dẫn đến hiệu quả làm mát cao;
Tuy nhiên, trong quá trình phun, chất lỏng sẽ bị trôi và bốc hơi khi gặp vật thể có nhiệt độ cao. Các giọt sương và khí sẽ được phát ra dọc theo các khe hở trong các lỗ của khung máy ra bên ngoài khung máy, làm giảm độ sạch của môi trường phòng máy tính hoặc ảnh hưởng đến các thiết bị khác.
Các chất làm mát thông dụng là gì?
Nước
Làm mát bằng chất lỏng là phương pháp trực tiếp và tiết kiệm chi phí nhất. Nước không phải là chất cách điện và chỉ có thể được sử dụng để làm mát bằng chất lỏng tiếp xúc gián tiếp. Một khi rò rỉ xảy ra, thiệt hại cho thiết bị CNTT như máy chủ sẽ cực kỳ nghiêm trọng.
Dầu khoáng
Dầu khoáng cũng là chất làm mát tiết kiệm chi phí. Dầu khoáng một pha không độc hại, không mùi và không dễ bay hơi. Độ nhớt cao, dễ hình thành cặn trên bề mặt thiết bị. Mặc dù điểm bắt lửa cao, nhưng vẫn có khả năng cháy trong một số điều kiện cụ thể.
Dung dịch flo hóa điện tử
Tính năng lớn nhất là cách nhiệt và không cháy. Công nghệ làm mát bằng chất lỏng là lựa chọn an toàn nhất trong các trung tâm dữ liệu. Hiện nay, nó được sử dụng rộng rãi nhất. Nhưng giá thành cao.
Chất lỏng dẫn nhiệt
Chất lỏng dẫn nhiệt là chất lỏng đặc biệt không độc hại, cách điện, điểm sôi cao và không ăn mòn, cô lập các linh kiện điện tử khỏi không khí bằng cách ngâm chúng trong chất lỏng. Nó không chỉ tránh được phản ứng oxy hóa mà còn đạt được hiệu suất sạch sẽ và không bụi, kéo dài đáng kể tuổi thọ của các linh kiện điện tử.
So với làm mát bằng không khí truyền thống, ưu điểm của làm mát bằng chất lỏng là:
Hiệu suất tản nhiệt cao hơn:Công nghệ làm mát bằng chất lỏng có thể làm giảm nhiệt độ của thiết bị hiệu quả hơn, cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Chất lỏng có độ dẫn nhiệt tốt hơn không khí, do đó làm mát bằng chất lỏng có thể nhanh chóng loại bỏ nhiệt do thiết bị tạo ra.
Giảm tiếng ồn:So với tiếng ồn do quạt tạo ra, làm mát bằng chất lỏng tạo ra tiếng ồn thấp hơn, mang lại môi trường làm việc yên tĩnh hơn.
Thiết kế linh hoạt hơn:Công nghệ làm mát bằng chất lỏng có thể được thiết kế linh hoạt hơn, cho phép lắp đặt bộ tản nhiệt và đường ống dẫn chất lỏng ở nhiều vị trí khác nhau, do đó thích ứng tốt hơn với yêu cầu thiết kế của thiết bị.
Thân thiện hơn với môi trường:Làm mát bằng chất lỏng có thể tiết kiệm năng lượng và giảm tác động của nó đến môi trường. So với nhiệt do quạt tạo ra, chất lỏng có thể được tái chế dễ dàng hơn.
Nhược điểm của công nghệ làm mát bằng chất lỏng là chi phí cao, đòi hỏi chi phí bảo trì cao hơn và thiết kế phức tạp hơn. Tuy nhiên, khi hiệu suất của các thiết bị điện tử tiếp tục được cải thiện, các vấn đề tản nhiệt ngày càng trở nên nổi bật và công nghệ làm mát bằng chất lỏng sẽ trở thành một trong những cách làm mát chính thống cho các thiết bị điện tử trong tương lai.
Ứng dụng công nghệ làm mát bằng chất lỏng:
Công nghệ làm mát bằng chất lỏng có thể được áp dụng cho nhiều thiết bị điện tử cần tản nhiệt như:
Điện toán hiệu suất cao: Máy tính hiệu suất cao cần xử lý lượng lớn dữ liệu và các tác vụ tính toán phức tạp, tạo ra lượng nhiệt đáng kể. Công nghệ làm mát bằng chất lỏng có thể làm giảm nhiệt độ của máy tính hiệu quả hơn, cải thiện hiệu suất và độ ổn định của chúng.
Trung tâm dữ liệu: Trung tâm dữ liệu cần xử lý một lượng lớn dữ liệu và lưu lượng mạng, đồng thời tỏa ra một lượng nhiệt đáng kể. Công nghệ làm mát bằng chất lỏng có thể làm giảm nhiệt độ của máy chủ hiệu quả hơn, cải thiện hiệu suất và độ ổn định của chúng.
Trí tuệ nhân tạo: Trí tuệ nhân tạo đòi hỏi phải xử lý lượng lớn dữ liệu và các tác vụ tính toán phức tạp, đồng thời tạo ra lượng nhiệt đáng kể. Công nghệ làm mát bằng chất lỏng có thể làm giảm nhiệt độ của các thiết bị trí tuệ nhân tạo một cách hiệu quả hơn, cải thiện hiệu suất và độ ổn định của chúng.
Máy tính chơi game: Máy tính chơi game cần xử lý một lượng lớn các tác vụ đồ họa và tính toán, đồng thời tỏa ra rất nhiều nhiệt. Công nghệ làm mát bằng chất lỏng có thể làm giảm nhiệt độ của máy tính chơi game hiệu quả hơn, cải thiện hiệu suất và độ ổn định của chúng.
Chú phổ biến: kiến thức cơ bản về công nghệ làm mát bằng chất lỏng, Trung Quốc, nhà cung cấp, nhà sản xuất, nhà máy, tùy chỉnh, mẫu miễn phí, sản xuất tại Trung Quốc
