因為專業
所以領先
一、根據目前技術進程的研究成果及冷卻原理,將液冷技術分為冷板、浸沒和噴淋3種主要形式。
冷板式液冷系統是在常規風冷服務器基礎上,將 CPU 等高密度散熱元件一側緊貼板式換熱器,元件熱量通過熱傳導至板內絕緣介質或可相變的熱管的系統。冷板式液冷方案中冷卻液不與發熱設備直接接觸,該種技術可實現對 CPU 和內存等部件進行精確制冷。值得注意的是,冷板式液冷系統不是純粹的液冷,而是通過冷板進行熱傳導,系統中的低熱流密度元件仍采用風冷散熱方式。
冷板式液冷系統在設計時主要分為2種類型,一 類是在機柜外部部署冷卻液分配單元(CDU),另一類是無冷卻 液分配單元形式。數據中心最常見的液體冷卻實施形式是使用 CDU 將設施冷卻系統與機柜冷卻系統分開安裝處理。由于液體的高比熱,相較于傳統風冷散熱模式,冷板式散熱效率有了很大提升。實際的數據中心制冷方式中,一 般將冷板式液冷與風冷系統結合來進行制冷,既可以有效減少總體擁有成本,也顯著提高了數據中心的能源利用效率。冷板式液冷系統的安裝維護與常規風冷系統基本一致,所以該種液冷技術的運維難度基本與傳統空調一致。因 此,冷板式液冷系統是目前使用最為廣泛的液冷系統。
浸沒式液冷系統是指冷卻液與電子發熱設備直接接 觸,將IT設備直接浸沒在絕緣冷卻液中,依靠冷卻液帶走 發熱元件產生的熱量,然后通過水循環將熱量傳遞到室外 散熱裝置。根據冷卻液是否發生相變,浸沒式液冷分為單 相浸沒式液冷和相變浸沒式液冷。單相浸沒式液冷系統設計簡單,冷卻液容納更易實現,材料兼容性更強,流體中污染物顧慮更少,其系統原理如圖2所示。
兩相浸沒式液冷系統指IT設備產生的熱量直接有效地傳遞給絕緣冷卻液,依靠冷卻液的沸騰/凝結相變過程及流動循環將處理器等設備運行產生的熱量帶走,其原理如圖3所示。
相較冷板式液冷系統,浸沒式液冷具有更低的對流熱阻和傳熱系數;與此同時,相較于冷板進行熱傳導,與散熱件直接接觸的冷卻液具有更高的熱導率和比熱容,運行溫度變化率更小,制冷效率更高。浸沒式液冷系統無風冷散熱系統特點,使得整體耗電降低10%以上,時效性更加突出。該液冷技術適用于對熱流密度、綠色節能需求較高的大型數據中心、超級計算、工業及其他計算領域和科研機構,特別是應用于地理環境或安裝空間苛刻的數據中心具有明顯的優勢。
與浸沒式液冷系統相同,噴淋式液冷的冷卻液與散熱設備直接接觸,噴管將冷卻液噴淋到發熱元件,冷卻液將熱量吸收后再排出系統,排出的廢熱由換器熱與外部環境直 接或間接進行換熱,最終將來自散熱元件的熱量排走。噴淋液冷系統具有器件集成度高、散熱效率強、高效節能和靜音等特點,是解決大功耗數據中心散熱問題的有效手段之一。但噴淋式液冷系統中存在噴淋板流量不均勻問題, 因此噴淋裝置對流體力學計算要求較高,無法應對實際發熱過程中隨處理器運行效率的變化發熱量也不斷變化的制冷需求。
二、浸沒式液冷技術的優勢
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