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数据中心液冷散热有几种方式?

2020-09-08 11:51
蓝海大脑
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随着5G万物互联时代的到来,高性能高密度的计算需求加速增长,数据中心能耗问题日益凸显。

您对液冷散热了解多少?应该选择哪种液冷方式?对于冷冻液的又该做怎么的选择?

1 液冷技术趋势已成

众所周知,如果散热不良,高温不仅会降低芯片的工作稳定性,还会因为模块内部与外部环境间的温差而产生过大的

热应力,影响芯片的电性能、工作频率、机械强度及可靠性。电子原件的故障发生率随工作温度的提高而呈指数关系增长,单个半导体元件的温度每升高10度,系统的可靠性将降低50%。

应对大数据、超密度计算的“功耗墙”,使用液态冷却液替代空气来对计算机设备进行冷却,是未来数据中心的一场技术革命。ResearchAndMarkets数据显示,到2023年,全球液冷数据中心市场规模将达45.5亿美元,年复合增长率将达27.7%。

液冷技术相对于传统风冷技术有如下明显优势:

- 热量带走更多:同体积液体带走热量是同体积空气的近3000倍。

- 温度传递更快:液体导热能力是空气的25倍。

- 噪音品质更好:同等散热水平时,液冷噪音水平比风冷噪音降低20-35分贝。

- 耗电节能更省:液冷系统约比风冷系统节省电量30%-50%。

2液冷的分类

所谓的液冷,并不是单纯指的水。指的是把高比热容的液体作为传输介质,将IT设备或者服务器产生的热量带走,使之冷却。目前液冷技术主要有三种部署方式,分别是浸没、冷板、喷淋三类方式。

冷板式:

将液冷冷板固定在服务器的主要发热器件上,依靠流经冷板的液体将热量带走达到散热目的。冷板液冷解决了服务器里发热量大的器件的散热,其他散热器件还得依靠风冷。所以采用冷板式液冷的服务器也称为气液双通道服务器。冷板的液体不接触被冷却器件,中间采用导热板传热,安全性高。

喷淋式:

在机箱顶部储液和开孔,根据发热体位置和发热量大小不同,让冷却液对发热体进行喷淋,达到设备冷却的目的。喷淋的液体和被冷却器件直接接触,冷却效率高;但液体在喷淋的过程中遇到高温物体会有飘逸和蒸发现象,雾滴和气体沿机箱孔洞缝隙散发到机箱外面,造成机房环境清洁度下降或对其他设备造成影响。

浸没式:

将发热元件直接浸没在冷却液中,依靠液体的流动循环带走服务器等设备运行产生的热量。浸没式液冷是典型的直接接触型液冷。由于发热元件与冷却液直接接触,散热效率更高,噪音更低,可解决防高热谜底。浸没式液冷分为两相液冷和单相液冷,散热方式可以采用干冷器和冷却塔等形式。

- 两相液冷

冷却液在循环散热中发生相变。两相液冷传热效率更高,但控制相对复杂。相变过程中压力会发生变化,对容器要求高,使用过程中冷却液易受污染。

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