직접 액체 냉각과 간접 액체 냉각의 차이점

열 설계 및 개발 프로세스의 첫 번째 단계는 제품 초기 단계에서 해당 설계 공간을 확보하기 위해 제품에 어떤 냉각 방식을 사용해야 하는지 확인하는 것입니다. 현재 전자제품의 냉각방식은 크게 자연방열, 강제공랭, 액체냉각 등 4가지로 분류된다. 효율적인 냉각 용량과 낮은 에너지 소비율로 인해 액체 냉각 방식은 열 설계에 점점 더 많이 사용되고 있으며, 이는 직접 냉각과 간접 냉각으로 더 구분됩니다.

직접 냉각: 열 방출을 위해 부품을 액체에 직접 담급니다. 침지 액체 냉각 또는 침지 액체 냉각이라고도 합니다. 현재 이 기술이 주목을 받고 있으며 일부 데이터 센터에서는 이미 이 냉각 방법을 사용하고 있습니다. 직접 액체 냉각은 열 전달 효율이 매우 높으며, 공랭식에 비해 온도 제어를 위한 에너지 소비가 크게 줄어듭니다. 따라서 침수형 수냉식을 사용하는 데이터센터의 PUE 값(Power Usage Efficiency, PUE=Total Equipment Energy Consumption/IT Equipment Energy Consumption)을 크게 줄일 수 있으며, 1.05보다 낮은 값이라도 달성 .

액체 작동 유체와 부품 사이의 접촉 형태에서 직접 액체 냉각은 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 1) 침지 또는 침지 액체 냉각은 전자 제품을 액체 전기 절연체에 담그고 화학적으로 안정하고 무독성이며 비부식성 냉각 매체를 의미합니다. ; 2) 스프레이형 액체냉각은 발열체에 절연액을 분사하여 냉각하는 것을 말합니다. 실제 비유에 따르면 침지형 액체 냉각은 욕조와 비슷하고 분무형 액체 냉각은 샤워기와 비슷합니다.

직접 액체 냉각에서는 사용되는 냉각수의 비등점이 충분히 낮을 때 액체 작동 유체가 발열체 표면이나 발열체 위의 방열 팽창 표면에서 기화하여 대류 열 전달 계수가 매우 높아지고 극도로 낮은 온도차로 많은 양의 열을 운반하는 능력. 현재 가장 상업적으로 이용 가능한 열전달 방법으로 열전달 효율이 가장 높습니다. 위 사진의 침지된 액체 냉각 디스플레이 기계 내부의 기포는 기화된 냉각 작동 유체입니다. 기체 냉각 매체의 밀도가 낮고 거품이 상단에 모입니다. 열 교환기를 통해 액체로 다시 응축된 다음 캐비티로 돌아와 냉각 사이클을 완료합니다. 직접 액체 냉각의 핵심 기술은 냉각 공간을 밀봉하고 시스템 내 기액 누출을 제어하는 ​​것입니다. 상변화가 있는 직접 액체 냉각 시스템에서 온도가 제대로 제어되지 않으면 장비실의 압력이 급격히 변하고 냉각수가 기화되어 빠져나갈 수 있습니다. 극단적인 경우 장치가 폭발할 수도 있습니다.

간접 액체 냉각: 열원의 열은 먼저 액체 순환 작동 유체로 채워진 고체 냉각판으로 전달됩니다. 액체 작동 유체는 전자 제품에서 방출되는 열을 열 교환기로 전달하고, 여기서 열은 환경으로 방출됩니다. 간접 액체 냉각에서는 전자 부품이 액체 열 전달 매체와 직접 접촉하지 않습니다. 현재 고집적도와 전력 밀도가 높은 전자 제품은 열 방출을 위해 간접 액체 냉각을 사용합니다. 제품의 전력 밀도가 더욱 증가하거나 온도 제어 요구 사항이 더욱 엄격해지면 더 높은 열 전달 효율의 방열 설계 방법이 필요합니다. 자동차 엔진은 간접 액체 냉각을 사용한 최초의 제품 중 하나였습니다. 전자 제품 분야에서는 간접 액체 냉각이 서버, 전원 배터리 팩, 인버터 및 기타 장비에도 널리 사용되었습니다.

간접 액체 냉각에서는 전자 부품이 액체 열 전달 매체와 직접 접촉하지 않습니다. 즉, 여기에서 액체 냉각 매체는 단지 열 전달 매체일 뿐이며, 그 기능은 구성 요소에서 방출되는 열을 외부 세계와의 열 교환에 편리한 공간으로 전달하는 것입니다. 열역학 제1법칙에 따르면 열은 증가하거나 감소하지 않습니다. 열이 액체에 의해 열원에서 멀리 떨어진 위치로 전달된 후에도 열교환기를 통해 외부 세계로 열을 전달해야 합니다. 이는 폐쇄 루프를 형성합니다. 구성 요소의 열이 액체 냉각 매체로 전달되고 액체 냉각 매체의 온도가 증가합니다. 고온의 액체 냉각 매체가 열 교환기를 통과하면 외부 세계와 열을 교환하여 온도가 감소한 다음 다시 구성 요소쪽으로 흘러 열을 흡수합니다. 전체 간접 액체 냉각 시스템에는 열 전달 부분뿐만 아니라 일치하는 열 교환 시스템도 포함됩니다.

전체 방열 설계 구성 요소 세트가 차지하는 전체 공간을 기준으로 계산하면 간접 액체 냉각과 강제 공랭 간의 방열 용량 차이가 크지 않다는 점에 유의해야 합니다. 이는 주변기기 적용이 불편하거나 공간이 표준화된 많은 제품들이 간접 수냉식을 사용하지 않는 주요 이유 중 하나이기도 하다.