Analyse de l'industrie du refroidissement liquide et des liquides de refroidissement pour centres de données
Avec le développement innovant de technologies telles que l’intelligence artificielle, le cloud computing, le big data et la blockchain, l’ère de la communication 5G caractérisée par un haut débit, une faible latence et une grande connectivité est arrivée. À mesure que les infrastructures d’information, les centres de données et les équipements de communication supportent une charge informatique croissante, les exigences en matière d’efficacité informatique augmentent également.
Afin de relever les défis de performances de traitement du réseau, les serveurs de centres de données et les appareils de communication améliorent continuellement leurs capacités de traitement et leur intégration, ce qui entraîne une augmentation continue de la densité de puissance. Ces changements entraînent non seulement d’énormes problèmes de consommation d’énergie, mais également des exigences plus élevées en matière d’équipements et de technologies de réfrigération en raison de la densité thermique élevée. La technologie traditionnelle de refroidissement par air présente un goulot d'étranglement face aux scénarios à haute densité thermique, et l'efficacité de la dissipation thermique ne peut plus suivre l'efficacité des calculs. Dans ce contexte, la technologie de refroidissement liquide a attiré une large attention dans l'industrie en raison de son efficacité énergétique ultra élevée, de sa densité thermique ultra élevée et d'autres caractéristiques. La technologie de refroidissement liquide est le seul moyen de résoudre les défis de la pression de dissipation thermique et de la conservation de l'énergie.
L’augmentation continue de la puissance de calcul favorise l’augmentation de la densité de puissance, posant ainsi de nouvelles exigences à la technologie du froid. L'augmentation continue de la puissance de calcul favorise l'amélioration continue des performances des équipements de communication, et la consommation électrique des puces et la densité du flux thermique augmentent également continuellement. La densité de puissance de chaque génération d'évolution de produit augmente de 30-50 pour cent . La consommation électrique maximale du processeur de la plate-forme X86 contemporaine est de 300-400W, et la densité de flux thermique de puce la plus élevée du secteur a dépassé 120 W/cm2 ; L'amélioration continue de la densité de puissance des puces limite directement la dissipation thermique et la fiabilité des puces, et les capacités traditionnelles de dissipation thermique refroidies par air deviennent de plus en plus difficiles à maintenir. L'augmentation de la densité de puissance des puces a également conduit à une augmentation de la densité de puissance de l'ensemble de l'armoire, le maximum actuel dépassant 30 kW/rack ; Des défis plus importants ont également été posés à la technologie de réfrigération des salles informatiques. Le refroidissement liquide, en tant que technologie de refroidissement émergente dans les centres de données, est appliqué pour répondre aux besoins de dissipation thermique des armoires à haute densité de puissance.
Le refroidissement liquide présente des avantages tels qu'une faible consommation d'énergie, une dissipation thermique élevée, un faible bruit et un faible TCO. La capacité de refroidissement du liquide est 1000-3000 fois celle de l'air. La technologie de refroidissement liquide peut profiter des avantages d'une haute densité, d'un faible bruit, d'une faible différence de température de transfert de chaleur et d'un refroidissement gratuit général. Par rapport à la technologie de refroidissement par air, elle présente des avantages techniques incomparables. Il s'agit d'une excellente solution de refroidissement qui peut être appliquée aux scénarios dans lesquels la puissance de calcul, l'efficacité énergétique et la densité de déploiement doivent être considérablement améliorées.
Le liquide de refroidissement est l’un des facteurs clés de la technologie de refroidissement liquide. Dans l'application de la technologie de refroidissement liquide par immersion (contact), outre les exigences en matière d'équipement matériel, le liquide de refroidissement est également l'un des facteurs les plus critiques. Pour un liquide de refroidissement refroidi par liquide de contact approprié, il faut :
1) bonnes propriétés thermophysiques. Une conductivité thermique élevée, une capacité thermique spécifique, une faible viscosité et une chaleur latente de vaporisation élevée sont nécessaires pour le changement de phase.
2) Point de congélation et coefficient de dilatation bas.
3) Le refroidissement liquide monophasé nécessite un point d’ébullition élevé.
4) Le refroidissement liquide biphasé nécessite un point d’ébullition approprié et une plage d’ébullition étroite.
5) Il présente une bonne stabilité chimique et thermique pour les appareils électroniques.
6) Point d’éclair élevé et température d’auto-inflammation.
7) Aucune corrosivité pour les matériaux du système (métal, non métalliques et autres matières organiques).
8) Aucune restriction réglementaire ou seulement des restrictions minimales sont requises (respectueuses de l'environnement, non toxiques, biodégradables, etc.).
9) Économie.
À l’heure actuelle, la technologie de refroidissement par air est l’une des solutions de refroidissement les plus matures et les plus utilisées dans les centres de données. Ces dernières années, dans le cadre de la politique du « double carbone », l'indice PUE des centres de données a été continuellement réduit, et la plupart des régions exigent que l'efficacité d'utilisation de l'électricité ne dépasse pas 1,25 et encouragent activement la mise à niveau et la transformation des centres de données. Avec le déploiement accéléré des serveurs, la manière de réduire davantage la consommation d'énergie et de parvenir à un développement écologique des centres de données est devenue le centre d'attention de l'industrie.
