Soluzioni di raffreddamento liquido per dispositivi elettronici

Con il continuo aumento del consumo di energia dei dispositivi elettronici, il raffreddamento ad aria tradizionale è gradualmente diventato difficile da soddisfare i requisiti di dissipazione del calore degli scenari di applicazione come il calcolo ad alte prestazioni, i data center, i veicoli elettrici e le stazioni base 5G. La tecnologia di raffreddamento a liquido è diventata un importante mezzo per risolvere il problema della dissipazione del calore dei dispositivi elettronici a causa delle sue caratteristiche di conduzione termica efficiente. Questo articolo esplorerà i principi di base della tecnologia di raffreddamento a liquido e la sua applicazione in settori come i data center, i veicoli elettrici e le stazioni base 5G.

La tecnologia di raffreddamento a liquido utilizza un refrigerante (come acqua deionizzata, olio di raffreddamento o liquido fluorato) come mezzo di trasferimento di calore per rimuovere rapidamente il calore generato dall'apparecchiatura attraverso l'alta capacità termica e l'alta conduttività termica del liquido. Il sistema di raffreddamento liquido di solito comprende una pompa di circolazione di refrigerante, uno scambiatore di calore, una condotta di refrigerante e un componente di dissipazione del calore, che può raggiungere un controllo della temperatura efficiente e stabile.

Rispetto al raffreddamento ad aria, il raffreddamento liquido ha i seguenti vantaggi:

Maggiore efficienza di raffreddamento: la conduttività termica del liquido supera di gran lunga quella dell'aria, che può ridurre più efficacemente la temperatura di funzionamento delle apparecchiature elettroniche.

Riduzione del consumo energetico: il raffreddamento liquido può ridurre la domanda di ventilatori, ridurre il consumo energetico del sistema di raffreddamento ad aria e migliorare il rapporto di efficienza energetica (PUE).

Migliore utilizzo dello spazio: senza la necessità di progettazione di condotti d'aria su larga scala, il sistema di raffreddamento liquido può organizzare le attrezzature in modo più compatto e migliorare l'utilizzo dello spazio degli armadi o delle sale per computer.

Ridurre il rumore: ridurre la necessità di funzionamento del ventilatore, rendendo le apparecchiature elettroniche più silenziose.

Applicazione del raffreddamento liquido nei data center

1. Raffreddamento liquido a livello rack

Il calore generato dai server del data center è estremamente elevato e i metodi tradizionali di raffreddamento ad aria non possono dissipare il calore in modo efficiente. La tecnologia di raffreddamento liquido a livello rack consente la dissipazione del calore a livello del chip del server attraverso piastre di raffreddamento liquido, raffreddamento a microcanale e raffreddamento ad immersione diretta. Il PUE dei data center raffreddati a liquido può di solito essere ridotto a meno di 1,1, migliorando notevolmente l'efficienza energetica.

2. raffreddamento liquido di immersione diretta

La tecnologia di raffreddamento a liquido immersivo immerge direttamente server o moduli di calcolo in liquido di raffreddamento isolante e il liquido di raffreddamento rimuove il calore attraverso la convezione naturale o la circolazione forzata. Questo metodo può ridurre lo spazio occupato dal sistema di raffreddamento ad aria e prolungare la vita utile dell'attrezzatura. È ampiamente utilizzato nei centri di calcolo ad alte prestazioni (HPC) e supercomputing.

3. Benefici di risparmio energetico dei data center

La tecnologia di raffreddamento a liquido non solo riduce il consumo energetico di dissipazione del calore, ma riduce anche il carico dell'aria condizionata, che riduce notevolmente le emissioni di carbonio dei data center. Allo stesso tempo, il sistema di recupero del calore refluente può trasferire il calore ad altri usi, come il riscaldamento degli edifici, per migliorare l'efficienza del riutilizzo energetico.

Applicazione del raffreddamento liquido nei veicoli elettrici

1. Sistema di raffreddamento liquido della batteria

Il pacchetto di batterie è il componente principale dei veicoli elettrici e il suo controllo della temperatura influisce direttamente sulla durata e sulla durata di servizio. Il sistema di batteria raffreddata a liquido utilizza liquido di raffreddamento per circolare tra i moduli della batteria per garantire l'equilibrio di temperatura delle celle della batteria e evitare che il surriscaldamento causi un degrado delle prestazioni.

2. Raffreddamento liquido di motori e sistemi di controllo

Componenti fondamentali come i motori e gli inverter dei veicoli elettrici generano molto calore quando funzionano ad alte velocità. Il sistema di raffreddamento a liquido riduce efficacemente la temperatura del motore e migliora la stabilità e l'efficienza del sistema di azionamento elettrico attraverso la combinazione di refrigerante e radiatore.

3. Vantaggi di sicurezza del raffreddamento liquido

Rispetto al raffreddamento a aria, il raffreddamento a liquido può ridurre il rischio di fuga termica causata dal surriscaldamento della batteria e migliorare la sicurezza generale dei veicoli elettrici. Inoltre, la soluzione di raffreddamento liquido può adattarsi a una gamma più ampia di condizioni climatiche per garantire che la batteria possa ancora mantenere un funzionamento efficiente in ambienti estremi.

Applicazione del raffreddamento liquido nelle stazioni base 5G

1. Sfida del consumo di energia delle stazioni base 5G

A causa dell'applicazione della tecnologia MIMO ad alta frequenza e su larga scala, il consumo di energia delle stazioni base 5G è molto più alto di quello delle stazioni base 4G, il che porta ad un rapido aumento della temperatura interna delle attrezzature delle stazioni base. I sistemi di raffreddamento ad aria tradizionali sono difficili da soddisfare per il funzionamento stabile a lungo termine delle attrezzature 5G.

2. Soluzione di raffreddamento liquido a livello di cabinet

La tecnologia di raffreddamento a liquido può essere utilizzata negli armadi delle stazioni base. Le piastre di raffreddamento liquido o i tubi di raffreddamento vengono utilizzati per contattare direttamente i chip del nucleo e le attrezzature di amplificatore di potenza per migliorare efficacemente l'efficienza di dissipazione del calore, in modo che le stazioni base possano continuare a funzionare in modo stabile in ambienti ad alta temperatura.

3. Ottimizzazione del consumo energetico della stazione base

Il consumo di energia operativa delle stazioni base 5G è relativamente elevato. L'uso della tecnologia di raffreddamento a liquido può ridurre significativamente la domanda di impiego di condizionatori d'aria della stazione base, ridurre il consumo energetico complessivo e migliorare l'efficienza energetica della stazione base.

La tecnologia di raffreddamento a liquido, con le sue eccellenti capacità di dissipazione del calore, ha mostrato un grande potenziale di sviluppo in settori di applicazioni ad alta potenza come data center, veicoli elettrici e stazioni base 5G. Con il continuo progresso della scienza e della tecnologia, la tecnologia di raffreddamento a liquido giocherà un ruolo più importante in futuro, aiutando le apparecchiature elettroniche a svilupparsi in una direzione più efficiente e rispettosa dell'ambiente.