aplicação de refrigeração líquida por imersão em data center

Com o rápido desenvolvimento de aplicações de computação intensiva, como inteligência artificial, Internet das coisas, criptomoeda e AR/VR, a crescente demanda computacional faz com que o data center se desenvolva gradualmente para "alto desempenho, alta densidade e alto consumo de energia". O consumo de energia do data center é composto aproximadamente por equipamentos de comunicação e rede, sistema de alimentação e distribuição, iluminação e equipamentos auxiliares e sistema de refrigeração. Entre eles, o consumo de energia da parte de refrigeração é responsável por cerca de 40 por cento do consumo total de energia do centro de dados. Melhorar a eficiência do sistema de refrigeração do data center e reduzir o consumo de energia são muito importantes para atingir a meta de “duplo carbono”.

Os métodos comuns de resfriamento líquido incluem placa fria, spray e imersão. Entre eles, o resfriamento por líquido de imersão tem a maior eficiência de transferência de calor e pode evitar pontos quentes locais. É o meio técnico mais provável para resolver diversos problemas enfrentados pelo sistema de refrigeração no ambiente de computação de alto desempenho.

Maior eficiência energética:

O resfriamento líquido por imersão usa refrigerante como meio de transmissão de calor. O líquido tem maior condutividade térmica e capacidade de calor específica, por isso pode conduzir o calor mais rapidamente e absorvê-lo de forma mais eficaz. Ao mesmo tempo, como o uso de ventiladores e condicionadores de ar é reduzido, o data center que utiliza tecnologia de refrigeração líquida por imersão tem menor pue.

Maior densidade de potência:

Além disso, pode efetivamente impedir que o equipamento fique imerso no ar e na umidade devido à baixa temperatura do líquido de resfriamento, o que pode proteger efetivamente o equipamento da corrosão do líquido de resfriamento e do ventilador na sala de máquinas.

Maior utilização do espaço:

O excelente desempenho térmico do resfriamento líquido de imersão permite que os servidores sejam dispostos próximos, sem distância de separação, e não há necessidade de configurar ventiladores. Não há necessidade de unidades de ar condicionado e refrigeração na sala de máquinas, nem de instalação de instalações fechadas para canais frios e quentes, nem de pisos elevados. Portanto, o resfriamento líquido por imersão tem maior utilização de espaço do que as soluções de resfriamento tradicionais.

Realização de resfriamento líquido de imersão:

O calor gerado pelo líquido de resfriamento por imersão pode ser dividido em duas fases: resfriamento por imersão líquida monofásico e resfriamento por imersão líquida bifásico:

Resfriamento por imersão em líquido monofásico:

No sistema de refrigeração líquida por imersão monofásica, todos os componentes de aquecimento dos equipamentos de TI são completamente imersos no refrigerante não condutor circulante, e o calor emitido pelo equipamento é transmitido diretamente ao refrigerante. O refrigerante do resfriamento líquido de imersão monofásico geralmente tem um ponto de ebulição alto e o refrigerante não muda de fase após absorver o calor e sempre permanecerá no estado líquido.

Resfriamento por imersão em líquido bifásico:

Quando o líquido de resfriamento é imerso no condensador, uma grande quantidade de calor será absorvida pelo líquido em ebulição e será absorvida pelo líquido de resfriamento. Ao mesmo tempo, uma grande quantidade de calor será absorvida pelo líquido de resfriamento líquido que está imerso no condensador até o ponto de ebulição. A água de resfriamento aquecida no condensador é descarregada através do sistema de líquido de resfriamento circulante.

Problemas e desafios:

1. Embora a tecnologia de resfriamento líquido submerso tenha excelente desempenho de dissipação de calor, não há uma forte demanda por data centers convencionais para atualizar o esquema tradicional de dissipação de calor para resfriamento líquido submerso, exceto em cenários específicos, como mineração de moeda digital criptografada.

2. Como a tecnologia de resfriamento líquido submerso usa dissipação de calor líquido, para ser compatível com o refrigerante, o equipamento de hardware geralmente precisa ser ajustado adequadamente para se adaptar ao resfriamento submerso. Embora alguns OEMs tenham apoiado equipamentos adequados para refrigeração líquida submersa, muitos fabricantes de equipamentos não projetaram ou testaram a refrigeração líquida submersa.

3. Ao calcular o custo de implantação do sistema de refrigeração líquida submerso, é necessário considerar de forma abrangente todas as despesas reais. Inclui não apenas o preço do tanque e do líquido refrigerante do equipamento de refrigeração líquida e o subsequente custo de manutenção, mas também o custo de transformação e manutenção de uma série de outras instalações, como bombas, trocadores de calor, filtros e sensores para atender às práticas de projeto do sistema de refrigeração líquida.