데이터센터 수중 상변화 냉각 연구 진행 상황
컴퓨터 성능의 향상과 컴퓨팅 장비의 통합으로 데이터 센터의 열 흐름 밀도가 증가하고 방열 시스템에 대한 요구 사항도 증가하고 있습니다. 기존 수냉식 및 공랭식의 핫스팟과 높은 에너지 소비 문제로 인해 새로운 문제를 해결하기 어렵습니다.
전자 장치의 방열 요구 사항은 침지 상 변화 냉각 기술의 개발로 이어졌습니다. 침지 상 변화 냉각 시스템은 주로 증발 섹션, 응축 섹션 및 순환 시스템으로 구성됩니다.
가열 장비는 불활성 절연체에 잠겨 있습니다. 방열제와 직접 접촉합니다.
이 방법은 우수한 방열 성능과 낮은 에너지 소비의 장점이 있습니다. 현재 침지 상변화 냉각 기술은 초기 단계에 있습니다. 향후 몇 년 동안 스마트 산업 및 클라우드 컴퓨팅과 같은 기술의 급속한 발전으로 침지 상변화 냉각으로 대표되는 새로운 방열 기술은 확실히 데이터 센터의 주류 방열 기술이 될 것입니다.
이 글은 침지형 상변화 냉각 시스템의 주요 구조와 원리를 출발점으로 하여 냉각 재료 및 비등 열 전달 메커니즘의 선택에서 현재 연구 초점 및 개발 상황을 분석하고 침지 상 변화 냉각 기술의 전망을 분석합니다. .
학자들은 데이터 센터의 방열 방법에 대해 많은 연구를 수행했습니다. 기존의 공냉식 방열은 기류 구성에 최적화되었으며 수냉식 방열 서버는 백플레인과 함께 설치되었습니다. 히트 파이프 방열 기술, 잠긴 상 변화 냉각 및 폐열 회수가 수행되었습니다.
에너지 소비를 줄이기 위한 다양한 기술 연구. 이와 동시에 국내외 대형 서버 제조사들도 효율적인 방열 방식을 적극 모색하고 있다. 중국's Sugon Company는 그림 2와 같이 한 번 침수 냉각 서버를 출시했습니다.
이 서버는 데이터 센터에서 사용할 수 있습니다. 컴퓨터 실의 PUE 값은 1.05로 감소하고 에너지 소비는 기존 공랭식 데이터 센터에 비해 30% 이상 절감됩니다. 경제적 이익이 상당합니다."기린& quot; Alibaba가 출시한 서버는 에어컨, 팬 및 기타 액세서리가 필요하지 않으며 어디에나 배치할 수 있습니다. 75% 이상의 공간을 절약하고 높은 기밀도를 통해 전자 부품을 먼지, 습기 및 기타 요인으로부터 보호하고 외부 간섭으로부터 보호합니다. 방열 장비 외에도 미국 3M에서 개발한 냉각 매체 연구 개발에 매진하고 있는 기업도 있습니다. 가장 기본적인 단열 특성을 지닌 Novec 냉각수는 일반 냉각 매체보다 끓는점이 낮습니다. (순수, 플루오르화 액체 및 광유와 같은).
다양한 연구 방향에서 침지 높은 방열 성능, 편리한 유지 보수 및 저소음과 같은 장점으로 인해 상변화 냉각 기술이 현재 연구의 초점이 되었습니다.
냉각 매체 선택 침지 상 변화 냉각 시스템 장치는 높은 밀봉 성능과 하드웨어 설비에 대한 높은 요구 사항이 필요합니다. 동시에 냉각 매체의 선택은 침지 상 변화 냉각 기술의 핵심이기도 합니다. 적격 냉각 매체는 다음과 같은 특성을 가져야 합니다.
(1) 기화 잠열이 높습니다. 즉, 동일한 양의 방열이 더 적은 냉각 매체를 사용하므로 펌프, 냉각탑 및 기타 장비의 추가 에너지 소비를 줄이면서 방열 효율을 향상시킬 수 있습니다.
(2) 액체, 기체 및 기체-액체 혼합 상태에서 절연 요구 사항을 충족합니다.
(3) 끓는점이 낮아야 한다. 서버의 온도가 그다지 높지 않은 경우 냉각수는 안정적인 상 변화를 거쳐 열을 제거하여 서버의 안정적인 온도와 데이터 센터의 정상적인 작동을 보장할 수 있습니다.
(4) 서버 재료를 부식시키지 않습니다.
(5) 환경 친화적이며 무독성이며 무해하며 취급하기 쉽습니다.
(6) 높은 경제. 현재, 방향족 물질, 규산염 및 탄화불소는 침지 상변화 냉각 시스템의 냉각 매체 연구 범위에 포함됩니다. 광유와 불소화 액체는 더 널리 사용되는 직접 접촉 냉각 매체입니다. 광유는 값이 싸다. ､친환경, 무독성, 무해하지만 쉽게 분해되고 가연성 물질로 더욱 위험하다. 광유와 비교하여 불소의 가격은 약간 높지만 특성은 안정적이고 난연성이며 적절한 유전 상수입니다. 현재 가장 대중적인 냉각 매체. Xu Yongsheng과 다른 사람들은 침판 전극을 사용하여 일반적인 극도로 고르지 않은 전기장 환경을 시뮬레이션하고 50Hz 고전압 AC 내전압 테스트 시스템을 기반으로 부분 방전 감지 플랫폼을 구축하여 냉매 끓는 것이 부분 방전에 미치는 영향을 조사했습니다. 임계값. 연구 결과에 따르면 냉매의 비등은 단열 환경의 단열 임계값을 감소시킵니다. Mo Shenyang 등은 액체, 기체 및 2상 상태에서 FC-72 냉매의 파괴 특성에 대한 체계적인 연구를 수행하기 위해 절연 시험 장치를 사용했습니다. , FC-72 증기의 절연 내력은 전력 주파수 내전압 시험을 통해 구하였고, 저비점 냉매 증기의 다압 절연 내력 시험을 실현하였다. Wu Xilei와 다른 사람들은 4개의 일반적으로 사용되는 불소화 액체(FC-72, Novec649의 영향, HFE-7100 및 D-1)를 잠긴 상 변화 냉각 시스템의 열 분산 효과에 대해 시뮬레이션했습니다. 시뮬레이션 결과 D-1 비등 열전달에 필요한 열유속 밀도는 가장 작지만 최대 방열 용량은 Novec649에 가깝고 FC-72 및 HFE-7100보다 약간 낮아 기존 전자 불소계를 대체할 수 있습니다. 침지 상 변화 냉각에서 액체 Novec649. Dong Jinxi 등은 실험을 통해 합성 탄화수소계 냉각수(PAO)와 #65 에틸렌 글리콜을 분석했습니다. 유사한 냉각수(이하 #65라고 함), #65는 PAO보다 방열 용량이 더 높지만 물리적 및 열역학적 특성은 유사합니다. PAO의 물리적 안정성 및 비전도성은 #65보다 높습니다. 이제 냉각 매체에 대한 연구는 줄어들고 필요합니다. 더 많은 연구를 수행하여 안정적인 물성과 높은 방열 능력을 가진 냉각 매체를 찾았습니다.
잠긴 상 변화 냉각 기술의 추가 최적화는 냉각 효율을 향상시킬 수 있습니다. 차기 연구방향은 다음과 같다.
(1) 안정한 성질을 갖는 냉각 매체를 준비하고, 냉각 액체의 성질에 대한 불균일한 전기장 환경의 영향을 연구하고, 높은 전계 강도 하에서 냉각 매체의 절연 내력 시험을 수행한다.
(2) 불소계 액체는 휘발성이 강하고 그에 맞는 방열판 밀봉 재료의 연구 개발이 있습니다.
(3) 실험을 통해 마이크로 채널의 기포 형성에 대한 다양한 요인의 영향을 추가로 탐색하고 서버 표면의 끓는 열 전달 메커니즘을 연구하고 보다 대표적인 끓는 열 전달 모델을 설정합니다.
(4) 전자 장치의 포장 폴리머 재료를 시간 테스트하여 서비스 수명을 보장하고 서버 사용 중 유지 관리 비용을 줄이며 빈번한 유지 보수로 인한 신뢰성을 줄입니다.
