Värmehanteringsfördelar med vätskekylningsplattor

I högkraftiga elektroniska enheter är hantering av värmespridning en nyckelfaktor som påverkar enhetens prestanda, stabilitet och livslängd. Strömdensiteten inom datorer, datacenter, industriella strömförsörjningar, nya energifordon och medicinsk utrustning fortsätter att öka, och traditionell luftkylning har gradvis misslyckats med att tillgodose behoven av effektiv värmespridning. Liquid Cold Plate (LCP), som en effektiv värmespridningslösning, har gradvis blivit det vanligaste valet i högkraftiga elektroniska enheter med sina utmärkta värmehanteringsprestanda, värmespridningseffektivitet och energibesparande fördelar.

Jämförelse mellan vätskekylningsplattor och luftkylning

1. Jämförelse av värmespridningseffektivitet

Luftkylning: förlitar sig på luftkonvektion och har begränsad värmespridningskapacitet

Luftkylning är huvudsakligen beroende av fläktar för att driva luftflödet för att överföra värmen som genereras av elektronisk utrustning till den omgivande miljön genom värmeavloppare. Dess värmekapacitet begränsas av luftens värmekapacitet och värmeledningsförmåga, särskilt vid hög effektdensitet eller hög omgivningstemperatur, är luftens värmekapacitet mycket lägre än vätskekylning.

Vätskeskylningsplattans värmeavledning: effektiv värmeledning genom kylvätskecirkulation

Vätskekylningsplattan använder en kylvätska med utmärkt värmeledningsförmåga (t.ex. vatten, etylenglykollösning, dielektrisk vätska etc.) för att strömma genom ett stängt rör för att avlägsna värme. Vätskans specifika värmekapacitet är mycket högre än luftens, vilket kan absorbera och släppa bort värme snabbare och hålla utrustningen vid en lägre driftstemperatur. Därför har vätskekylningsplattor högre värmespridningseffektivitet än luftkylning och är lämpliga för applikationer med högre effektdensitet.

2. Jämförelse av värmemotstånd och värmeledningseffektivitet

Värmemotståndet i luftkylsystemet är stort och värmeväxlingseffektiviteten mellan radiatorn och luften är begränsad.

Värmemotståndet hos vätskekylplattan är lågt, och den direkta kontakten mellan kylvätskan och värmespridningsytan gör värmeenergiens ledning snabbare, vilket säkerställer att utrustningen kan slutföra värmeöverföring på kort tid och förbättra systemets värmespridningskapacitet.

3. Jämförelse av utrustningsstorlek och utrymmeanvändning

Luftkylningssystem kräver vanligtvis stora radiatorer och flera fläktar för att förbättra värmespridningseffekten, men detta kommer att öka utrustningens storlek och leda till en minskning av utrymmeanvändningen. Särskilt i utrymmesbegränsade applikationer som servrar med hög densitet, 5G-basstationer och batterihanteringssystem för elfordon kan luftkylning ofta inte uppfylla behoven.

Vätskekylningsplattor har en kompakt struktur och stark värmeavspridningskapacitet, vilket effektivt kan spara utrustningsutrymme och kan anpassas enligt utrustningsstrukturen, lämplig för olika komplexa layouter.

4. Jämförelse av energiförbrukning och buller

Luftkylning är beroende av att fläktarna fungerar. Höghastighetsfläktar förbrukar mycket el, och bullret som genereras av fläktarna under drift är stort, vilket påverkar utrustningens övergripande miljökomfort.

Kylvätskeflödet på vätskekylplattor är vanligtvis beroende av pumpsystem med låg effekt, vilket kan minska energiförbrukningen avsevärt och ha extremt lågt driftsbuller. Den är lämplig för scener med höga bullerkrav som datacenter och medicinsk utrustning.

5. Jämförelse av tillförlitlighet och underhållskostnader

Luftkylningsfläktarna är benägna att ackumulera damm, vilket påverkar värmespridningseffektiviteten och kräver regelbunden rengöring och underhåll. Dessutom har fläktarna som mekaniska komponenter slitsproblem, vilket påverkar systemets långsiktiga tillförlitlighet.

Vätskeskylningsplattsystem använder vanligtvis stängd kylning. Den fläktlösa konstruktionen minskar risken för mekanisk fel och kylvätskan cirkuleras under lång tid med låga underhållskrav, vilket avsevärt minskar underhållskostnaderna och utrustningsfel.

2. Tillämpning av vätskekylningsplattor i högkraftig elektronisk utrustning

1. Datacenter och högpresterande datorer (HPC)

Moderna datacenter bär högbelastande uppgifter som molnbehandling, artificiell intelligens och stor dataanalys, och kraftdensiteten hos servrar och GPU-kluster fortsätter att öka. Traditionella luftkylningslösningar är svåra att effektivt kontrollera temperaturen, medan vätskekylningsplattor kan noggrant kontrollera chiptemperaturen, minska överhettning och frekvensreduktion och förbättra beräkningseffektiviteten. Samtidigt kan vätskekylningslösningar minska fläktens strömförbrukning, minska datacenters PUE (strömförbrukningseffektivitet) och spara energi och skydda miljön.

2. Elfordon (EV) och ny energiutrustning

Batteriepaket för elbilar och kraftelektroniska system kräver effektiv värmeavspridning för att upprätthålla batteritiden och systemstabiliteten. Vätskekylningsplattor används i stor utsträckning i batterihåndteringssystem för elfordon (BMS), omvandlare och laddningsutrustning för att säkerställa att högkraftskomponenter fungerar säkert under extrema förhållanden.

3. Medicinsk utrustning

Medicinsk utrustning som MRI, CT-skannare och laserterapeutrustning har extremt höga krav på temperaturkontroll. Vätskekylningsplattor kan ge stabila värmeavfallslösningar för att säkerställa att utrustningen fungerar med hög precision under lång tid och förbättra patientsäkerheten.

4. Industriell automatisering och kraftelektronik

Vätskekylningsplattor används i stor utsträckning i högkraftiga elektroniska enheter som industriella omvandlare, IGBT-moduler och laserskärarutrustning, vilket ger dem effektiva termiska hanteringslösningar och förbättrar utrustningens hållbarhet och arbetsstabilitet.

5. Flyg och försvar

Aerospace elektroniska system, satelliter, radarer och militära datorer måste fungera stabilt under extrema temperaturförhållanden. Den effektiva värmespridningsförmågan hos vätskekylplattor gör dem till ett idealiskt val för kylning av rymdelektronik, vilket förbättrar utrustningens tillförlitlighet och driftseffektivitet.

Jämfört med traditionell luftkylning är vätskekylningsplattor överlägsna när det gäller värmespridningseffektivitet, energiförbrukning, volym, buller och underhållskostnader och är särskilt lämpliga för elektroniska enheter med hög effektdensitet. Med utvecklingen av branscher som högpresterande datorer, artificiell intelligens, elfordon och industriell automation kommer vätskekylningstekniken att fortsätta optimeras och bli en vanlig termisk hanteringslösning i framtiden.