Vätskekylningslösningar för elektroniska enheter

Med den kontinuerliga ökningen av strömförbrukningen av elektroniska enheter har traditionell luftkylning gradvis blivit svårt att uppfylla värmespridningskraven i applikationsscenarier som högpresterande datorer, datacenter, elfordon och 5G-basstationer. Vätskekylningsteknik har blivit ett viktigt sätt att lösa värmespridningsproblemet hos elektroniska enheter på grund av dess effektiva värmeledningsegenskaper. Denna artikel kommer att utforska de grundläggande principerna för vätskekylningsteknik och dess tillämpning på områden som datacenter, elfordon och 5G-basstationer.

Vätskekylningsteknik använder kylvätska (som avjoniserat vatten, kylolja eller fluorerad vätska) som ett värmeöverföringsmedium för att snabbt ta bort värmen som genereras av utrustningen genom vätskans höga värmekapacitet och höga värmeledningsförmåga. Vätskekylningssystemet innehåller vanligtvis en kylvätske cirkulationspump, en värmeväxlare, en kylvätske rörledning och en värmespridning komponent, som kan uppnå effektiv och stabil temperaturkontroll.

Jämfört med luftkylning har vätskekylning följande fördelar:

Högre kyleffektivitet: Vätskans värmeledningsförmåga överstiger luftens, vilket mer effektivt kan minska driftstemperaturen för elektronisk utrustning.

Minskad energiförbrukning: Vätskekylning kan minska efterfrågan på fläktar, minska strömförbrukningen av luftkylningssystemet och förbättra effektförhållandet (PUE).

Bättre utrymmeanvändning: Utan behov av storskalig luftkanaldesign kan vätskekylningssystemet ordna utrustningen mer kompakt och förbättra utrymmeanvändningen i skåp eller datorrum.

Minska buller: Minska behovet av fläktdrift, vilket gör att elektronisk utrustning körs tystare.

Tillämpning av vätskekylning i datacenter

1. Vätskekylning på racknivå

Värmen som genereras av datacenterservrar är extremt hög och traditionella luftkylningsmetoder kan inte skilja värmen effektivt. Vätskekylningsteknik på racknivå uppnår värmespridning på serverchipsnivå genom vätskekylningsplattor, mikrokanalkylning och direkt nedsänkningskylning. PUE för vätskekylda datacenter kan vanligtvis minskas till under 1,1, vilket avsevärt förbättrar energieffektiviteten.

2. Direkt nedsänkning vätskekylning

Nedsänkningsvätskekylningsteknik nedsänker servrar eller datormoduler direkt i isolerande kylvätska och kylvätskan tar bort värme genom naturlig konvektion eller tvungen cirkulation. Denna metod kan minska utrymmet som luftkylningssystemet upptar och förlänga utrustningens livslängd. Det används i stor utsträckning i högpresterande datorer (HPC) och superdatorer.

3. Energibesparande fördelar med datacenter

Vätskekylningsteknik minskar inte bara värmespridningsenergiförbrukningen, utan minskar också luftkonditioneringsbelastningen, vilket avsevärt minskar koldioxidutsläppen från datacenter. Samtidigt kan återvinningssystemet för avfallsvärme överföra värme till andra användningsområden, till exempel byggnadsvärme, för att förbättra energieffektiviteten.

Tillämpning av vätskekylning i elfordon

1. Batteri vätskekylningssystem

Batteriepaketet är kärnkomponenten i elfordon och dess temperaturkontroll påverkar direkt uthållighet och livslängd. Det vätskekylda batterissystemet använder kylvätska för att cirkulera mellan batterimodulerna för att säkerställa battericellernas temperaturbalans och förhindra att överhettning orsakar prestandaförsämring.

2. Vätskekylning av motorer och styrsystem

Kärnkomponenter som motorer och omvandlare i elfordon genererar mycket värme när de körs vid höga hastigheter. Vätskekylningssystemet minskar effektivt motorens temperatur och förbättrar stabiliteten och effektiviteten i det elektriska drivsystemet genom kombinationen av kylvätska och radiator.

3. Säkerhetsfördelar med vätskekylning

Jämfört med luftkylning kan vätskekylning minska risken för termisk avlopp orsakad av överhettning av batteriet och förbättra den övergripande säkerheten för elfordon. Dessutom kan vätskekylningslösningen anpassa sig till ett bredare spektrum av klimatförhållanden för att säkerställa att batteriet fortfarande kan upprätthålla effektiv drift i extrema miljöer.

Tillämpning av vätskekylning i 5G-basstationer

1. Utmaningen med strömförbrukning av 5G-basstationer

På grund av användningen av högfrekvent och storskalig MIMO-teknik är strömförbrukningen hos 5G-basstationer mycket högre än hos 4G-basstationer, vilket leder till en snabb ökning av den inre temperaturen hos basstationsutrustning. Traditionella luftkylsystem är svåra att tillgodose behoven av långsiktig stabil drift av 5G-utrustning.

2. vätskekylningslösning på kabinettnivå

Vätskekylningsteknik kan användas i basstationsskåp. Vätskekylningsplattor eller kylrör används för att direkt kontakta kärncheps och kraftförstärkarutrustning för att effektivt förbättra värmespridningseffektiviteten, så att basstationerna kan fortsätta att fungera stabilt i högtemperaturmiljöer.

3. Optimering av basstationens energiförbrukning

Strömförbrukningen för 5G-basstationer är relativt hög. Användningen av vätskekylningsteknik kan avsevärt minska efterfrågan på användning av basstationsluftkonditionering, minska den totala energiförbrukningen och förbättra basstationens energieffektivitet.

Tekniken för vätskekylning, med sina utmärkta värmespridningsförmågor, har visat stor utvecklingspotential inom högkraftiga applikationsområden som datacenter, elfordon och 5G-basstationer. Med den kontinuerliga utvecklingen av vetenskap och teknik kommer vätskekylningsteknik att spela en viktigare roll i framtiden och hjälpa elektronisk utrustning att utvecklas i en mer effektiv och miljövänlig riktning.