إن حجم البيانات الهائل وعمليات الحوسبة يشكلان تحديات غير مسبوقة فيما يتعلق بالطاقة والتبريد بالنسبة لمراكز البيانات، وهي تقنيات ناشئة مثل الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة. فمن ناحية، فإن استهلاك الطاقة الحاسوبية والتخزينية لأجهزة تكنولوجيا المعلومات مثل الخوادم مرتفع للغاية، ومن ناحية أخرى، فإن استهلاك الطاقة المستخدم لتبريد معدات تكنولوجيا المعلومات في مراكز البيانات يتزايد بسرعة أيضًا.
وفقًا لإحصائيات CCID Consulting، في عام 2019، تم استخدام حوالي 43% من استهلاك الطاقة في مراكز البيانات في الصين لتبريد معدات تكنولوجيا المعلومات، وهو ما يعادل في الأساس استهلاك الطاقة لـ 45% من معدات تكنولوجيا المعلومات نفسها. من الضروري تقليل استهلاك الطاقة لتبديد الحرارة للتحكم في تكاليف تشغيل مراكز البيانات، وتقليل استهلاك الطاقة، وبالتالي بناء مراكز بيانات صديقة للبيئة.
مع زيادة كثافة الطاقة في الخزانات الفردية، لم يعد التبريد الهوائي التقليدي قادرًا على تلبية احتياجات تبديد الحرارة، وظهرت تقنية التبريد السائل
ما هو تبديد الحرارة للتبريد السائل؟
يشير التبريد السائل إلى تقنية استخدام السائل بدلاً من الهواء كمبرد لتبادل الحرارة لتسخين المكونات الإلكترونية وإزالة الحرارة.
كيف يتم تصنيف تبديد الحرارة للتبريد السائل؟
بشكل عام، تقسم الصناعة التبريد السائل إلى تبريد مباشر وتبريد غير مباشر. في الوقت الحاضر، يتم تحقيق التبريد المباشر بشكل أساسي من خلال تقنية التبريد السائل بالغمر، والتي يمكن تقسيمها إلى نوعين: تغيير الطور وعدم تغيير الطور. يتم تحقيق التبريد غير المباشر بشكل أساسي من خلال تقنية التبريد السائل باللوحة الباردة.
تبريد السائل بالغمر
اغمر عنصر التسخين مباشرة في سائل التبريد واعتمد على دوران السائل لإزالة الحرارة الناتجة عن تشغيل المعدات مثل الخوادم. يعد تبريد السائل بالغمر تبريدًا سائلًا نموذجيًا بالتلامس المباشر. نظرًا للتلامس المباشر بين عنصر التسخين وسائل التبريد، تكون كفاءة تبديد الحرارة أعلى والضوضاء أقل.
يمكن تقسيم نظام تبريد السائل الغاطس بالكامل إلى قسمين: الدورة الجانبية الداخلية والدورة الجانبية الخارجية.
أثناء عملية الدورة الداخلية، يتبادل سائل التبريد الحرارة مع جهاز التسخين في غرفة مغلقة، ويمتص الحرارة من جهاز التسخين، ويسخن، ويغلي لتكوين غاز سائل التبريد. يتبادل غاز سائل التبريد الحرارة مع الماء منخفض الحرارة خارج الغرفة في وحدة تبادل الحرارة المبردة بالسائل (CDM)، ويخضع لعمليتين من التكثيف والتبريد ليصبح سائل تبريد منخفض الحرارة، والذي يتم إعادة إدخاله بعد ذلك إلى غرفة مغلقة لتكوين دورة. يتم تحقيق نقل الحرارة في الدورة الداخلية لغرفة التبريد السائل المغمورة بتغير الطور بشكل أساسي من خلال تغير طور سائل التبريد.
في الدورة الخارجية، يمتص الماء منخفض الحرارة كمية كبيرة من الحرارة التي يحملها المبرد الغازي في وحدة تبادل الحرارة للتبريد السائل ويصبح ماءً عالي الحرارة، يتم إدخاله إلى برج التبريد الخارجي بواسطة مضخة المياه المتداولة. في برج التبريد، يتبادل الماء عالي الحرارة الحرارة مع الغلاف الجوي، ويطلق الحرارة، ويصبح ماءً منخفض الحرارة، ثم يتم نقله بواسطة مضخة المياه الخارجية المدخلة إلى CDM للتبادل الحراري مع المبرد الغازي، واستكمال الدورة الخارجية. يتم تحقيق نقل الحرارة في الدورة خارج البطين بشكل أساسي من خلال ارتفاع وانخفاض درجة حرارة الماء.
يمكن تقسيم تبريد السائل بالغمر إلى تبريد سائل ثنائي الطور وتبريد سائل أحادي الطور، ويمكن لطرق تبديد الحرارة استخدام المبردات الجافة وأبراج التبريد.
تبريد سائل ثنائي الطور
يخضع سائل التبريد لانتقال طوري أثناء تبديد الحرارة المتداولة. كفاءة نقل الحرارة في التبريد السائل ثنائي الطور أعلى، لكن التحكم معقد نسبيًا. أثناء عملية تغيير الطور، يتغير الضغط، مما يتطلب متطلبات عالية للحاوية، ويكون سائل التبريد عرضة للتلوث أثناء الاستخدام.
تبريد سائل أحادي الطور
يحافظ سائل التبريد دائمًا على الحالة السائلة أثناء عملية تبديد الحرارة الدورانية ولا يخضع لتغير الطور. لذلك، من المطلوب أن تكون نقطة غليان سائل التبريد عالية. وهذا يجعل من السهل نسبيًا التحكم في تبخر وخسارة سائل التبريد، كما يتمتع بتوافق جيد مع مكونات معدات تكنولوجيا المعلومات. ومع ذلك، بالمقارنة مع التبريد السائل ثنائي الطور، فإن كفاءته أقل. وفقًا لسيناريوهات التطبيق العملي، يمكن استخدام المبردات الجافة أو أبراج التبريد لتبديد الحرارة.
تبريد السائل باللوحة الباردة
قم بتثبيت لوحة التبريد المبردة بالسائل على جهاز التسخين الرئيسي للخادم، واستخدم السائل المتدفق عبر لوحة التبريد لحمل الحرارة بعيدًا لتحقيق غرض تبديد الحرارة. تحل لوحة التبريد المبردة بالسائل مشكلة تبديد الحرارة للمكونات ذات توليد الحرارة العالي في الخوادم، بينما تعتمد مكونات المشتت الحراري الأخرى أيضًا على التبريد الهوائي. لذلك تُعرف الخوادم التي تستخدم تبريد السائل بلوحة التبريد أيضًا باسم خوادم القناة المزدوجة الغازية السائلة. لا يتلامس السائل الموجود في اللوحة الباردة مع الجهاز المبرد، ويتم استخدام لوحة نقل الحرارة في المنتصف لتحقيق مستوى عالٍ من الأمان.
تبريد السائل بالرش
في الجزء العلوي من الهيكل، يتم تخزين السائل وفتح الثقوب. اعتمادًا على موضع عنصر التسخين وتوليد الحرارة، يتم رش سائل التبريد على عنصر التسخين لتحقيق غرض تبريد المعدات. يتلامس السائل المرشوش بشكل مباشر مع الجهاز المبرد، مما يؤدي إلى كفاءة تبريد عالية؛
ومع ذلك، أثناء عملية الرش، سوف يتعرض السائل للانجراف والتبخر عند ملامسته لأجسام ذات درجة حرارة عالية. وسوف تنبعث قطرات الضباب والغازات على طول الفجوات الموجودة في فتحات الهيكل إلى خارج الهيكل، مما يتسبب في انخفاض نظافة بيئة غرفة الكمبيوتر أو التأثير على المعدات الأخرى.
ما هي سوائل التبريد الشائعة؟
ماء
التبريد السائل هو الأكثر مباشرة وفعالية من حيث التكلفة. الماء ليس عازلًا ولا يمكن استخدامه إلا للتبريد السائل غير المباشر. بمجرد حدوث تسرب، سيكون الضرر الذي يلحق بمعدات تكنولوجيا المعلومات مثل الخوادم قاتلاً للغاية.
زيوت معدنية
يعتبر الزيت المعدني أيضًا مبردًا فعالًا من حيث التكلفة. الزيت المعدني أحادي الطور غير سام ولا رائحة له ولا يتطاير بسهولة. يتميز بلزوجة عالية، مما يسهل تكوين بقايا على سطح المعدات. على الرغم من أن نقطة الاشتعال عالية، إلا أنه لا يزال هناك احتمال للاحتراق في ظل ظروف معينة.
محلول الفلورة الالكترونية
الميزة الأكبر هي العزل وعدم الاشتعال. تعد تقنية التبريد السائل الخيار الأكثر أمانًا في مراكز البيانات. وهي حاليًا الأكثر استخدامًا. لكن سعرها مرتفع.
سائل التوصيل الحراري
السائل الموصل للحرارة هو سائل خاص غير سام وعازل وذو نقطة غليان عالية وغير تآكلي يعزل المكونات الإلكترونية عن الهواء عن طريق نقعها في السائل. فهو لا يتجنب تفاعلات الأكسدة فحسب، بل يحقق أيضًا نظافة وأداءً خاليًا من الغبار، مما يطيل عمر خدمة المكونات الإلكترونية بشكل كبير.
بالمقارنة مع التبريد الهوائي التقليدي، فإن مزايا التبريد السائل هي:
كفاءة تبديد الحرارة العالية:يمكن لتقنية التبريد السائل أن تقلل من درجة حرارة المعدات بشكل أكثر فعالية، وتحسن من أدائها وعمرها الافتراضي. يتمتع السائل بموصلية حرارية أفضل من الهواء، لذا فإن التبريد السائل يمكنه إزالة الحرارة الناتجة عن المعدات بسرعة.
انخفاض الضوضاء:بالمقارنة مع الضوضاء التي تولدها المراوح، فإن التبريد السائل ينتج ضوضاء أقل، مما يوفر بيئة عمل أكثر هدوءًا.
تصميم أكثر مرونة:يمكن تصميم تقنية التبريد السائل بشكل أكثر مرونة، مما يسمح بتثبيت المبردات وأنابيب السوائل في أوضاع مختلفة، وبالتالي التكيف بشكل أفضل مع متطلبات تصميم المعدات.
أكثر صداقة للبيئة:يمكن أن يوفر التبريد السائل الطاقة ويقلل من تأثيره على البيئة. وبالمقارنة بالحرارة التي تولدها المراوح، يمكن إعادة تدوير السوائل بسهولة أكبر.
تتمثل عيوب تقنية التبريد السائل في تكلفتها العالية، حيث تتطلب تكاليف صيانة أعلى وتصميمات أكثر تعقيدًا. ومع ذلك، مع استمرار تحسن أداء الأجهزة الإلكترونية، أصبحت مشكلات تبديد الحرارة بارزة بشكل متزايد، وستصبح تقنية التبريد السائل واحدة من الطرق الرئيسية لتبريد الأجهزة الإلكترونية في المستقبل.
تطبيق تكنولوجيا التبريد السائل:
يمكن تطبيق تقنية التبريد السائل على مختلف الأجهزة الإلكترونية التي تتطلب تبديد الحرارة، مثل:
الحوسبة عالية الأداء: تتطلب أجهزة الكمبيوتر عالية الأداء معالجة كميات كبيرة من البيانات ومهام الحوسبة المعقدة، مما يؤدي إلى توليد قدر كبير من الحرارة. يمكن لتقنية التبريد السائل أن تقلل بشكل أكثر فعالية من درجة حرارة أجهزة الكمبيوتر، وتحسن من أدائها واستقرارها.
مركز البيانات: تحتاج مراكز البيانات إلى التعامل مع كمية كبيرة من البيانات وحركة المرور على الشبكة، وتوليد قدر كبير من الحرارة. يمكن لتقنية التبريد السائل أن تقلل بشكل أكثر فعالية من درجة حرارة الخوادم، وتحسن من أدائها واستقرارها.
الذكاء الاصطناعي: يتطلب الذكاء الاصطناعي معالجة كميات كبيرة من البيانات ومهام الحوسبة المعقدة، ويولد كمية كبيرة من الحرارة. يمكن لتقنية التبريد السائل أن تقلل بشكل أكثر فعالية من درجة حرارة أجهزة الذكاء الاصطناعي، وتحسن أدائها واستقرارها.
كمبيوتر الألعاب: تحتاج أجهزة الكمبيوتر المخصصة للألعاب إلى التعامل مع عدد كبير من مهام الرسوميات والحوسبة، وتوليد قدر كبير من الحرارة. يمكن لتقنية التبريد السائل أن تقلل بشكل أكثر فعالية من درجة حرارة أجهزة الكمبيوتر المخصصة للألعاب، وتحسن من أدائها واستقرارها.
الوسم : المعرفة الأساسية لتكنولوجيا التبريد السائل، الصين، الموردين، الشركات المصنعة، المصنع، حسب الطلب، عينة مجانية، صنع في الصين, لوحات باردة الألومنيوم للبطارية, مصارف حرارة لوحة التبريد, مغارير الحرارة المطوي, تحريك الاحتكاك لوحة البرد السائل, لوحة التبريد السائل, ماء الصفيحة الباردة بالوعة الحرارة
