Vantaggi della gestione termica delle piastre di raffreddamento liquido

Nei dispositivi elettronici ad alta potenza, la gestione della dissipazione del calore è un fattore chiave che influisce sulle prestazioni, sulla stabilità e sulla durata del dispositivo. La densità di potenza nei settori dei computer, dei data center, delle alimentazioni industriali, dei veicoli a nuova energia e delle attrezzature mediche continua ad aumentare e il raffreddamento ad aria tradizionale non è riuscito gradualmente a soddisfare le esigenze di dissipazione efficiente del calore. Piastra a freddo liquida (LCP), come soluzione efficiente di dissipazione del calore, è gradualmente diventata la scelta principale nei dispositivi elettronici ad alta potenza con le sue eccellenti prestazioni di gestione termica, efficienza di dissipazione del calore e vantaggi di risparmio energetico.

Confronto tra piastre di raffreddamento liquido e raffreddamento ad aria

1. Confronto dell'efficienza di dissipazione del calore

Raffreddamento ad aria: dipende dalla convezione dell'aria e ha una capacità limitata di dissipazione del calore

Il raffreddamento ad aria si basa principalmente sui ventilatori per guidare il flusso d'aria per trasferire il calore generato dalle apparecchiature elettroniche all'ambiente circostante attraverso i dissipatori di calore. La sua capacità di dissipazione del calore è limitata dalla capacità di calore e dalla conduttività termica dell'aria, soprattutto nel caso di alta densità di potenza o alta temperatura ambiente, l'efficienza di dissipazione del calore dell'aria è molto inferiore a quella del raffreddamento liquido.

Dissipazione del calore della piastra di raffreddamento liquido: conduzione efficiente del calore attraverso la circolazione del refrigerante

La piastra di raffreddamento liquido utilizza un refrigerante con eccellente conduttività termica (come acqua, soluzione di etilenglicolo, fluido dielettrico, ecc.) per scorrere attraverso un tubo chiuso per rimuovere il calore. La capacità termica specifica del liquido è molto superiore a quella dell'aria, che può assorbire e dissipare il calore più velocemente e mantenere l'attrezzatura a una temperatura di funzionamento più bassa. Pertanto, le piastre di raffreddamento liquido hanno una maggiore efficienza di dissipazione del calore rispetto al raffreddamento ad aria e sono adatte per applicazioni con una densità di potenza più alta.

2. Confronto di resistenza termica ed efficienza di conduzione del calore

La resistenza termica del sistema di raffreddamento ad aria è grande e l'efficienza dello scambio di calore tra il radiatore e l'aria è limitata.

La resistenza termica della piastra di raffreddamento liquido è bassa e il contatto diretto tra il liquido di raffreddamento e la superficie di dissipazione del calore rende la conduzione dell'energia termica più veloce, garantendo che l'attrezzatura possa completare il trasferimento di calore in breve tempo e migliorare la capacità di dissipazione del calore del sistema.

3. Confronto delle dimensioni dell'attrezzatura e dell'utilizzo dello spazio

I sistemi di raffreddamento ad aria di solito richiedono grandi radiatori e ventilatori multipli per migliorare l'effetto di dissipazione del calore, ma questo aumenterà le dimensioni dell'attrezzatura e porterà a una diminuzione dell'utilizzo dello spazio. Soprattutto in applicazioni con spazio limitato come server ad alta densità, stazioni base 5G e sistemi di gestione delle batterie per veicoli elettrici, il raffreddamento ad aria spesso non può soddisfare le esigenze.

Le piastre di raffreddamento liquido hanno una struttura compatta e una forte capacità di dissipazione del calore, che può risparmiare efficacemente spazio nell'attrezzatura e può essere personalizzata in base alla struttura dell'attrezzatura, adatta a vari layout complessi.

4. Confronto di consumo energetico e rumore

Il raffreddamento ad aria dipende dai ventilatori per funzionare. I ventilatori ad alta velocità consumano molta elettricità e il rumore generato dai ventilatori durante il funzionamento è grande, influenzando il comfort ambientale generale dell'attrezzatura.

Il flusso di refrigerante delle piastre di raffreddamento liquido di solito si basa su sistemi di pompe a bassa potenza, che possono ridurre significativamente il consumo energetico e avere un rumore di funzionamento estremamente basso. È adatto per scene con elevate esigenze di rumore come data center e attrezzature mediche.

5. Confronto tra affidabilità e costi di manutenzione

I ventilatori di raffreddamento ad aria sono propensi all'accumulo di polvere, che influisce sull'efficienza di dissipazione del calore e richiede pulizia e manutenzione regolari. Inoltre, come componenti meccanici, i ventilatori presentano problemi di usura, che influiscono sull'affidabilità a lungo termine del sistema.

I sistemi di piastre di raffreddamento a liquido di solito utilizzano il raffreddamento a circuito chiuso. Il design senza ventilatore riduce il rischio di guasti meccanici e il liquido di raffreddamento viene circolato per un lungo periodo di tempo, con bassi requisiti di manutenzione, che riduce notevolmente i costi di manutenzione e i tassi di guasti delle attrezzature.

2. Applicazione di piastre di raffreddamento liquido in apparecchiature elettroniche ad alta potenza

1. Data center e calcolo ad alte prestazioni (HPC)

I moderni data center svolgono attività ad alto carico come il cloud computing, l’intelligenza artificiale e l’analisi dei big data, e la densità di potenza dei server e dei cluster GPU continua ad aumentare. Le soluzioni tradizionali di raffreddamento ad aria sono difficili da controllare efficacemente la temperatura, mentre le piastre di raffreddamento liquido possono controllare con precisione la temperatura del chip, ridurre il surriscaldamento e la riduzione della frequenza e migliorare l'efficienza informatica. Allo stesso tempo, le soluzioni di raffreddamento a liquido possono ridurre il consumo di energia dei ventilatori, ridurre il PUE (efficienza energetica) dei data center, risparmiare energia e proteggere l'ambiente.

2. veicoli elettrici (EV) e attrezzature di nuova energia

I pacchetti di batterie per veicoli elettrici e i sistemi elettronici di potenza richiedono una dissipazione efficiente del calore per mantenere la durata della batteria e la stabilità del sistema. Le piastre di raffreddamento a liquido sono ampiamente utilizzate nei sistemi di gestione delle batterie dei veicoli elettrici (BMS), negli inverter e nelle attrezzature di ricarica per garantire che i componenti ad alta potenza funzionino in sicurezza in condizioni estreme.

3. Attrezzature mediche

Le apparecchiature mediche come la risonanza magnetica, gli scanner CT e i dispositivi di terapia laser hanno esigenze estremamente elevate per il controllo della temperatura. Le piastre di raffreddamento liquido possono fornire soluzioni stabili di dissipazione del calore per garantire che l'attrezzatura funzioni con alta precisione per un lungo periodo di tempo e migliori la sicurezza del paziente.

4. Automazione industriale ed elettronica di potenza

Le piastre di raffreddamento a liquido sono ampiamente utilizzate in dispositivi elettronici ad alta potenza come inverter industriali, moduli IGBT e attrezzature di taglio laser, fornendo loro soluzioni di gestione termica efficienti e migliorando la durabilità delle attrezzature e la stabilità di lavoro.

5. Aerospaziale e Difesa

I sistemi elettronici aerospaziali, i satelliti, i radar e i computer militari devono funzionare in modo stabile in condizioni di temperature estreme. La capacità efficiente di dissipazione del calore delle piastre di raffreddamento liquido le rende una scelta ideale per il raffreddamento dell'elettronica aerospaziale, migliorando l'affidabilità delle attrezzature e l'efficienza operativa.

Rispetto al raffreddamento ad aria tradizionale, le piastre di raffreddamento a liquido sono superiori in termini di efficienza di dissipazione del calore, consumo energetico, volume, rumore e costi di manutenzione e sono particolarmente adatte per dispositivi elettronici ad alta densità di potenza. Con lo sviluppo di settori come l'informatica ad alte prestazioni, l'intelligenza artificiale, i veicoli elettrici e l'automazione industriale, la tecnologia di raffreddamento a liquido continuerà ad essere ottimizzata e diventerà una soluzione di gestione termica mainstream in futuro.