ปริมาณข้อมูลมหาศาลที่ส่งผ่านและประมวลผลได้ก่อให้เกิดความท้าทายด้านพลังงานและการระบายความร้อนที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนสำหรับศูนย์ข้อมูล ซึ่งเป็นเทคโนโลยีใหม่ เช่น ปัญญาประดิษฐ์และข้อมูลขนาดใหญ่ ในแง่หนึ่ง การใช้พลังงานในการประมวลผลและการจัดเก็บข้อมูลของอุปกรณ์ไอที เช่น เซิร์ฟเวอร์นั้นสูงมาก และในอีกด้านหนึ่ง การใช้พลังงานที่ใช้ในการระบายความร้อนอุปกรณ์ไอทีในศูนย์ข้อมูลก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน
ตามสถิติของ CCID Consulting ในปี 2019 การใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูลในจีนประมาณ 43% ถูกใช้ในการระบายความร้อนอุปกรณ์ไอที ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเท่ากับการใช้พลังงานของอุปกรณ์ไอทีเอง 45% การลดการใช้พลังงานในการระบายความร้อนจึงมีความจำเป็นเพื่อควบคุมต้นทุนการดำเนินงานของศูนย์ข้อมูล ลดการใช้พลังงาน และสร้างศูนย์ข้อมูลที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่เพิ่มขึ้นของตู้แต่ละตู้ การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบเดิมไม่สามารถตอบสนองความต้องการการกระจายความร้อนได้อีกต่อไป จึงมีเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวเกิดขึ้น
การระบายความร้อนด้วยของเหลวคืออะไร?
การระบายความร้อนด้วยของเหลวหมายถึงเทคโนโลยีการใช้ของเหลวแทนอากาศในฐานะสารทำความเย็นเพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนในการทำความร้อนส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และขจัดความร้อนออกไป
การระบายความร้อนด้วยของเหลวจำแนกประเภทอย่างไร?
โดยทั่วไปแล้ว อุตสาหกรรมจะแบ่งการระบายความร้อนด้วยของเหลวออกเป็นแบบระบายความร้อนโดยตรงและแบบระบายความร้อนโดยอ้อม ในปัจจุบัน การระบายความร้อนโดยตรงส่วนใหญ่ทำได้โดยใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่ม ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ แบบเปลี่ยนเฟสและไม่เปลี่ยนเฟส ส่วนการระบายความร้อนโดยอ้อมส่วนใหญ่ทำได้โดยใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแผ่นเย็น
การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่ม
จุ่มองค์ประกอบความร้อนลงในสารหล่อเย็นโดยตรงและอาศัยการไหลเวียนของของเหลวเพื่อระบายความร้อนที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์ เช่น เซิร์ฟเวอร์ การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มเป็นการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบสัมผัสโดยตรงโดยทั่วไป เนื่องจากองค์ประกอบความร้อนและสารหล่อเย็นสัมผัสกันโดยตรง จึงมีประสิทธิภาพในการกระจายความร้อนสูงขึ้นและมีเสียงรบกวนน้อยลง
ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มทั้งหมดสามารถแบ่งได้เป็น 2 ส่วน คือ การหมุนเวียนด้านภายในและการหมุนเวียนด้านภายนอก
ในระหว่างกระบวนการหมุนเวียนภายในอาคาร สารหล่อเย็นจะแลกเปลี่ยนความร้อนกับอุปกรณ์ทำความร้อนในห้องปิด ดูดซับความร้อนจากอุปกรณ์ทำความร้อน ให้ความร้อนขึ้น และเดือดจนกลายเป็นก๊าซสารหล่อเย็น ก๊าซสารหล่อเย็นจะแลกเปลี่ยนความร้อนกับน้ำอุณหภูมิต่ำภายนอกห้องในโมดูลแลกเปลี่ยนความร้อนระบายความร้อนด้วยของเหลว (CDM) ผ่านกระบวนการควบแน่นและระบายความร้อนสองขั้นตอนเพื่อให้กลายเป็นสารหล่อเย็นอุณหภูมิต่ำ จากนั้นจึงนำกลับเข้าไปในห้องปิดเพื่อสร้างวงจร การถ่ายเทความร้อนในการหมุนเวียนภายในของห้องระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มที่มีการเปลี่ยนเฟสทำได้โดยการเปลี่ยนเฟสของสารหล่อเย็นเป็นหลัก
ในการหมุนเวียนอากาศภายนอก น้ำอุณหภูมิต่ำจะดูดซับความร้อนจำนวนมากที่ถ่ายเทโดยสารหล่อเย็นที่เป็นก๊าซในโมดูลแลกเปลี่ยนความร้อนการระบายความร้อนด้วยของเหลว และกลายเป็นน้ำอุณหภูมิสูง ซึ่งป้อนเข้าสู่หอหล่อเย็นภายนอกโดยปั๊มน้ำหมุนเวียน ในหอหล่อเย็น น้ำอุณหภูมิสูงจะแลกเปลี่ยนความร้อนกับบรรยากาศ ปลดปล่อยความร้อน และกลายเป็นน้ำอุณหภูมิต่ำ ซึ่งจากนั้นจะถูกส่งต่อโดยปั๊มน้ำทางเข้าด้านนอกไปยัง CDM เพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนกับสารหล่อเย็นที่เป็นก๊าซ ทำให้การหมุนเวียนอากาศภายนอกเสร็จสมบูรณ์ การถ่ายเทความร้อนในการหมุนเวียนอากาศภายนอกทำได้ส่วนใหญ่โดยการขึ้นและลงของอุณหภูมิของน้ำ
การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มสามารถแบ่งได้เป็นการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบสองเฟสและการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบเฟสเดียว และวิธีการกระจายความร้อนสามารถใช้เครื่องทำความเย็นแบบแห้งและหอคอยระบายความร้อนได้
ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสองเฟส
สารหล่อเย็นจะผ่านการเปลี่ยนเฟสระหว่างการระบายความร้อนแบบหมุนเวียน ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบสองเฟสจะสูงกว่า แต่การควบคุมค่อนข้างซับซ้อน ในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนเฟส แรงดันจะเปลี่ยนไป ทำให้ต้องใช้ภาชนะที่มีข้อกำหนดสูง และสารหล่อเย็นมีแนวโน้มที่จะปนเปื้อนระหว่างการใช้งาน
ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวเฟสเดียว
สารหล่อเย็นจะคงสถานะของเหลวไว้เสมอในระหว่างกระบวนการระบายความร้อนแบบหมุนเวียนและไม่เกิดการเปลี่ยนเฟส ดังนั้น จึงจำเป็นต้องมีจุดเดือดของสารหล่อเย็นที่สูง ซึ่งทำให้ควบคุมการระเหยและการสูญเสียสารหล่อเย็นได้ค่อนข้างง่าย และเข้ากันได้ดีกับส่วนประกอบของอุปกรณ์ไอที อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบสองเฟส ประสิทธิภาพจะต่ำกว่า ตามสถานการณ์การใช้งานจริง สามารถใช้เครื่องทำความเย็นแบบแห้งหรือหอคอยระบายความร้อนเพื่อระบายความร้อนได้
ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแผ่นเย็น
ติดตั้งแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวบนอุปกรณ์ทำความร้อนหลักของเซิร์ฟเวอร์ และใช้ของเหลวที่ไหลผ่านแผ่นระบายความร้อนเพื่อถ่ายเทความร้อนออกไปเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการกระจายความร้อน แผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวช่วยแก้ปัญหาการกระจายความร้อนของส่วนประกอบที่มีการสร้างความร้อนสูงในเซิร์ฟเวอร์ ในขณะที่ส่วนประกอบระบายความร้อนอื่นๆ ยังอาศัยการระบายความร้อนด้วยอากาศ ดังนั้นเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้การระบายความร้อนด้วยของเหลวจากแผ่นระบายความร้อนจึงเรียกอีกอย่างว่าเซิร์ฟเวอร์แบบช่องคู่ก๊าซ-ของเหลว ของเหลวในแผ่นระบายความร้อนจะไม่สัมผัสกับอุปกรณ์ที่ระบายความร้อน และใช้แผ่นถ่ายเทความร้อนตรงกลางเพื่อความปลอดภัยสูง
สเปรย์ระบายความร้อนด้วยของเหลว
ของเหลวจะถูกเก็บไว้ที่ด้านบนของแชสซีและเปิดรูต่างๆ ของเหลวทำความเย็นจะถูกฉีดพ่นลงบนองค์ประกอบความร้อนตามตำแหน่งและการเกิดความร้อนขององค์ประกอบความร้อนเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการทำความเย็นอุปกรณ์ ของเหลวที่ฉีดพ่นจะสัมผัสกับอุปกรณ์ที่ทำความเย็นโดยตรง ส่งผลให้มีประสิทธิภาพในการทำความเย็นสูง
อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการฉีดพ่น ของเหลวจะฟุ้งกระจายและระเหยเมื่อสัมผัสกับวัตถุที่มีอุณหภูมิสูง ละอองหมอกและก๊าซจะถูกปล่อยออกมาตามช่องว่างในรูของแชสซีไปยังด้านนอกของแชสซี ส่งผลให้ความสะอาดของสภาพแวดล้อมในห้องคอมพิวเตอร์ลดลงหรือส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์อื่น
น้ำยาหล่อเย็นทั่วไปมีอะไรบ้าง?
น้ำ
การระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นวิธีที่ตรงไปตรงมาและคุ้มต้นทุนที่สุด น้ำไม่ใช่ฉนวนและใช้ได้เฉพาะกับการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบสัมผัสทางอ้อมเท่านั้น เมื่อเกิดการรั่วไหล ความเสียหายต่ออุปกรณ์ไอที เช่น เซิร์ฟเวอร์ จะร้ายแรงมาก
น้ำมันแร่
น้ำมันแร่ยังเป็นสารหล่อเย็นที่มีต้นทุนต่ำอีกด้วย น้ำมันแร่เฟสเดียวไม่มีพิษ ไม่มีกลิ่น และไม่ระเหยง่าย มีความหนืดสูง ทำให้เกิดคราบตกค้างบนพื้นผิวของอุปกรณ์ได้ง่าย ถึงแม้ว่าจุดติดไฟจะสูง แต่ก็ยังมีโอกาสเกิดการติดไฟได้ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะบางประการ
สารละลายฟลูออไรเซชั่นอิเล็กทรอนิกส์
คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดคือมีฉนวนป้องกันความร้อนและไม่ติดไฟ เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นตัวเลือกที่ปลอดภัยที่สุดในศูนย์ข้อมูล ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด แต่ราคาค่อนข้างสูง
ของเหลวนำความร้อน
ของเหลวนำความร้อนเป็นของเหลวพิเศษที่ไม่เป็นพิษ เป็นฉนวน มีจุดเดือดสูง และไม่กัดกร่อน ซึ่งแยกชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จากอากาศโดยการแช่ไว้ในของเหลว ไม่เพียงแต่หลีกเลี่ยงปฏิกิริยาออกซิเดชันเท่านั้น แต่ยังให้ประสิทธิภาพที่สะอาดและปราศจากฝุ่น ช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมาก
เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิม ข้อดีของการระบายความร้อนด้วยของเหลวมีดังนี้:
ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่สูงขึ้น:เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถลดอุณหภูมิของอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพและอายุการใช้งาน ของเหลวมีคุณสมบัติในการนำความร้อนได้ดีกว่าอากาศ ดังนั้นการระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงสามารถขจัดความร้อนที่เกิดจากอุปกรณ์ได้อย่างรวดเร็ว
เสียงรบกวนต่ำ:เมื่อเปรียบเทียบกับเสียงรบกวนที่เกิดจากพัดลม การระบายความร้อนด้วยของเหลวจะมีเสียงรบกวนน้อยกว่า มอบสภาพแวดล้อมการทำงานที่เงียบกว่า
การออกแบบที่ยืดหยุ่นมากขึ้น:เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถออกแบบได้ยืดหยุ่นมากขึ้น ช่วยให้สามารถติดตั้งหม้อน้ำและท่อส่งของเหลวในตำแหน่งต่างๆ ได้ จึงปรับให้เข้ากับข้อกำหนดการออกแบบของอุปกรณ์ได้ดีขึ้น
เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากยิ่งขึ้น:การระบายความร้อนด้วยของเหลวช่วยประหยัดพลังงานและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อเทียบกับความร้อนที่เกิดจากพัดลมแล้ว ของเหลวสามารถรีไซเคิลได้ง่ายกว่า
ข้อเสียของเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวคือมีต้นทุนสูง ต้องมีต้นทุนการบำรุงรักษาที่สูงขึ้น และมีการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ปัญหาการกระจายความร้อนจึงมีความโดดเด่นมากขึ้น และเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวจะกลายเป็นหนึ่งในวิธีหลักในการระบายความร้อนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลว:
เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ที่ต้องการการกระจายความร้อน เช่น:
การประมวลผลประสิทธิภาพสูง: คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงต้องประมวลผลข้อมูลจำนวนมากและงานประมวลผลที่ซับซ้อน ซึ่งก่อให้เกิดความร้อนจำนวนมาก เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถลดอุณหภูมิของคอมพิวเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของคอมพิวเตอร์
ศูนย์ข้อมูล: ศูนย์ข้อมูลต้องจัดการกับข้อมูลและปริมาณการรับส่งข้อมูลบนเครือข่ายจำนวนมาก และสร้างความร้อนในปริมาณมาก เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถลดอุณหภูมิของเซิร์ฟเวอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของเซิร์ฟเวอร์
ปัญญาประดิษฐ์: ปัญญาประดิษฐ์ต้องประมวลผลข้อมูลจำนวนมากและงานคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน และสร้างความร้อนในปริมาณมาก เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถลดอุณหภูมิของอุปกรณ์ปัญญาประดิษฐ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของอุปกรณ์
คอมพิวเตอร์สำหรับเล่นเกม: คอมพิวเตอร์สำหรับเล่นเกมต้องรองรับงานกราฟิกและการประมวลผลจำนวนมาก และสร้างความร้อนจำนวนมาก เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวสามารถลดอุณหภูมิของคอมพิวเตอร์สำหรับเล่นเกมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของคอมพิวเตอร์
ป้ายกำกับยอดนิยม: ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลว ประเทศจีน ซัพพลายเออร์ ผู้ผลิต โรงงาน กำหนดเอง ตัวอย่างฟรี ผลิตในประเทศจีน, แผ่นเย็นอลูมิเนียมสำหรับแบตเตอรี่, แผ่นระบายความร้อนของแผ่นระบายความร้อน, การเชื่อมแรงเสียดทาน, แผ่นเย็นของเหลวพร้อมหลอดทองแดง, เครื่องดูดฝุ่นแผ่นเย็นของเหลว, แผ่นระบายความร้อนด้วยน้ำพร้อมท่อทองแดง
