راه حل های خنک کننده مایع برای دستگاه های الکترونیکی

با افزایش مداوم مصرف انرژی دستگاه های الکترونیکی، خنک کننده هوای سنتی به تدریج برای برآورده کردن نیازهای تلف گرما سناریوهای کاربردی مانند محاسبات با عملکرد بالا، مراکز داده، وسایل نقلیه الکتریکی و ایستگاه های پایه 5G دشوار شده است. فناوری خنک کننده مایع به وسیله ای مهم برای حل مشکل تلف گرما دستگاه های الکترونیکی به دلیل ویژگی های هدایت گرما کارآمد آن تبدیل شده است. این مقاله اصول اساسی فناوری خنک کننده مایع و کاربرد آن در زمینه هایی مانند مراکز داده، وسایل نقلیه الکتریکی و ایستگاه های پایه 5G را بررسی می کند.

فناوری خنک کننده مایع از مایع خنک کننده (مانند آب غیر یونی شده، روغن خنک کننده یا مایع فلورین شده) به عنوان یک رسانه انتقال گرما برای حذف سریع گرما تولید شده توسط تجهیزات از طریق ظرفیت گرما بالا و هدایت حرارتی بالا مایع استفاده می کند. سیستم خنک کننده مایع معمولا شامل یک پمپ گردش مایع خنک کننده، یک مبدل گرما، یک خط لوله مایع خنک کننده و یک اجزای تجزیه گرما است که می تواند کنترل دمای کارآمد و پایدار را بدست آورد.

در مقایسه با خنک کننده هوا، خنک کننده مایع دارای مزایای زیر است:

کارایی خنک کننده بالاتر: هدایت حرارتی مایع بسیار بیشتر از هوا است که می تواند به طور موثر تر دمای عملیاتی تجهیزات الکترونیکی را کاهش دهد.

کاهش مصرف انرژی: خنک کننده مایع می تواند تقاضا برای فن ها را کاهش دهد، مصرف انرژی سیستم خنک کننده هوا را کاهش دهد و نسبت کارایی انرژی (PUE) را بهبود بخشد.

استفاده بهتر از فضا: بدون نیاز به طراحی کانال هوا در مقیاس بزرگ، سیستم خنک کننده مایع می تواند تجهیزات را به طور جمع و جور تر ترتیب دهد و استفاده از فضای کابینت ها یا اتاق های کامپیوتری را بهبود بخشد.

کاهش سر و صدا: نیاز به عملیات فن را کاهش دهید و تجهیزات الکترونیکی را آرام تر کنید.

کاربرد خنک کننده مایع در مراکز داده

1. خنک کننده مایع سطح قفسه

گرمای تولید شده توسط سرورهای مرکز داده بسیار بالا است و روش های سنتی خنک کننده هوا نمی توانند گرما را به طور موثر از بین ببرند. فناوری خنک کننده مایع در سطح قفسه، از طریق صفحات خنک کننده مایع، خنک کننده میکروکانال و خنک کننده مستقیم غوطه ور شدن، به تفریق گرما در سطح تراشه سرور دست می یابد. PUE مراکز داده خنک کننده مایع معمولا می تواند به زیر 1.1 کاهش یابد و به طور قابل توجهی بهره وری انرژی را بهبود بخشد.

2. خنک کننده مایع غوطه ور شدن مستقیم

فناوری خنک کننده مایع غوطه ور به طور مستقیم سرورها یا ماژول های محاسباتی را در مایع خنک کننده عایق قرار می دهد و مایع خنک کننده گرما را از طریق حمل و نقل طبیعی یا گردش اجباری حذف می کند. این روش می تواند فضای اشغال شده توسط سیستم خنک کننده هوا را کاهش دهد و عمر خدمات تجهیزات را افزایش دهد. این به طور گسترده ای در محاسبات با عملکرد بالا (HPC) و مراکز ابر محاسبات استفاده می شود.

3. مزایای صرفه جویی در انرژی از مراکز داده

فناوری خنک کننده مایع نه تنها مصرف انرژی تلف گرما را کاهش می دهد بلکه بار تهویه مطبوع را نیز کاهش می دهد که انتشار کربن مراکز داده را به شدت کاهش می دهد. در عین حال، سیستم بازیابی گرمای زباله می تواند گرما را به کاربردهای دیگر مانند گرمایش ساختمان منتقل کند تا کارایی استفاده مجدد انرژی را بهبود بخشد.

کاربرد خنک کننده مایع در وسایل نقلیه الکتریکی

1. سیستم خنک کننده مایع باتری

باتری اجزای اصلی وسایل نقلیه الکتریکی است و کنترل دمای آن به طور مستقیم بر استقامت و عمر خدمات تاثیر می گذارد. سیستم باتری خنک کننده مایع از مایع خنک کننده برای گردش بین ماژول های باتری برای اطمینان از تعادل دمای سلول های باتری و جلوگیری از گرمایش بیش از حد باعث تخریب عملکرد استفاده می کند.

2. خنک کننده مایع موتورها و سیستم های کنترل

اجزای اصلی مانند موتورها و اینورترهای وسایل نقلیه الکتریکی در هنگام کار با سرعت بالا گرما زیادی تولید می کنند. سیستم خنک کننده مایع به طور موثر دمای موتور را کاهش می دهد و ثبات و کارایی سیستم محرک الکتریکی را از طریق ترکیب مایع خنک کننده و رادیاتور بهبود می بخشد.

3. مزایای ایمنی خنک کننده مایع

در مقایسه با خنک کننده هوا، خنک کننده مایع می تواند خطر فرار حرارتی ناشی از گرمایش بیش از حد باتری را کاهش دهد و ایمنی کلی وسایل نقلیه الکتریکی را بهبود بخشد. علاوه بر این، محلول خنک کننده مایع می تواند با طیف گسترده ای از شرایط آب و هوایی سازگار شود تا اطمینان حاصل شود که باتری هنوز هم می تواند عملکرد کارآمد را در محیط های شدید حفظ کند.

کاربرد خنک کننده مایع در ایستگاه های پایه 5G

1. چالش مصرف انرژی ایستگاه های پایه 5G

به دلیل استفاده از فرکانس بالا و فناوری MIMO در مقیاس بزرگ، مصرف انرژی ایستگاه های پایه 5G بسیار بالاتر از ایستگاه های پایه 4G است که منجر به افزایش سریع دمای داخلی تجهیزات ایستگاه پایه می شود. سیستم های خنک کننده هوا سنتی برای برآورده کردن نیازهای عملیات پایدار بلند مدت تجهیزات 5G دشوار است.

2. راه حل خنک کننده مایع در سطح کابینه

فناوری خنک کننده مایع می تواند در کابینت های ایستگاه پایه استفاده شود. صفحات خنک کننده مایع یا لوله های خنک کننده برای تماس مستقیم با تراشه های هسته ای و تجهیزات تقویت کننده قدرت برای بهبود موثر کارایی تحریف گرما استفاده می شوند، به طوری که ایستگاه های پایه می توانند به طور پایدار در محیط های دمای بالا کار کنند.

3. بهینه سازی مصرف انرژی ایستگاه پایه

مصرف انرژی عملیاتی ایستگاه های پایه 5G نسبتا بالا است. استفاده از فناوری خنک کننده مایع می تواند تقاضا برای استفاده از تهویه مطبوع ایستگاه پایه را به طور قابل توجهی کاهش دهد، مصرف کلی انرژی را کاهش دهد و کارایی انرژی ایستگاه پایه را بهبود بخشد.

فناوری خنک کننده مایع، با قابلیت های عالی خود برای تجزیه گرما، پتانسیل توسعه زیادی در زمینه های کاربردی با قدرت بالا مانند مراکز داده، وسایل نقلیه الکتریکی و ایستگاه های پایه 5G را نشان داده است. با پیشرفت مداوم علم و فناوری، فناوری خنک کننده مایع در آینده نقش مهمی تری بازی خواهد کرد و به تجهیزات الکترونیکی کمک خواهد کرد تا در جهت کارآمدتر و سازگار با محیط زیست توسعه یابد.