Technologie de refroidissement liquide efficace pour les centres de données
Avec le développement accéléré d’industries telles que l’intelligence artificielle, le cloud computing et le big data, la demande, l’échelle et les efforts de construction de centres de données ont considérablement augmenté. Cependant, le problème de la consommation d’énergie dans les centres de données devient de plus en plus grave. Étant donné qu'une part importante de la consommation d'énergie dans les centres de données traditionnels provient des systèmes de refroidissement, il est nécessaire d'utiliser les technologies émergentes de refroidissement liquide pour construire des centres de données écologiques.
Le TDP (thermal design power) de la puce augmente progressivement, et certaines puces atteignent même 360W. Cela pose un sérieux défi pour la dissipation thermique des puces de serveur dans les centres de données traditionnels qui utilisent couramment la technologie de refroidissement par air. D'une manière générale, une densité de flux thermique d'environ 5-10 W/cm² a atteint la limite de la technologie de refroidissement par air, et des densités de flux thermique plus élevées peuvent facilement empêcher qu'une grande quantité de chaleur ne soit évacuée du puces en temps opportun. La principale mesure que les centres de données peuvent prendre pour résoudre ce problème est la technologie de refroidissement liquide. D'une manière générale, les performances thermiques des liquides sont bien meilleures que celles de l'air, avec une conductivité thermique d'environ 15-25 fois celle de l'air et une capacité thermique spécifique même 1000-3500 fois celle de l'air. La technologie de dissipation thermique refroidie par liquide a démontré des performances supérieures en matière de transfert de chaleur par rapport à la technologie de dissipation thermique refroidie par air.
Par rapport aux technologies de refroidissement liquide par pulvérisation et par immersion, la technologie de refroidissement liquide par plaque froide n'a pas besoin de prendre en compte le problème de la conductivité du liquide de refroidissement. Il existe de nombreux types de liquides de refroidissement disponibles, tels que l'eau déminéralisée, les nanofluides, etc., et leurs propriétés thermiques sont généralement meilleures que celles des liquides de refroidissement isolants. De plus, l'optimisation de la structure du canal d'écoulement de la plaque froide peut augmenter la zone de transfert de chaleur par convection ou améliorer l'intensité du transfert de chaleur par convection, renforçant ainsi efficacement le transfert de chaleur. À l'heure actuelle, la technologie de refroidissement par plaque froide dans les centres de données est principalement utilisée pour le refroidissement liquide des puces, et la principale direction de recherche est l'optimisation de la topologie des canaux.
La technologie de refroidissement par pulvérisation est appliquée dans le centre de données et les appareils électroniques du serveur sont souvent refroidis par contact à l'aide de plaques de pulvérisation. La technologie de refroidissement par jet et la technologie de refroidissement par pulvérisation sont deux technologies qui permettent d'obtenir un flux thermique et une dissipation thermique plus élevés.
Le principe de fonctionnement de base du refroidissement par immersion consiste à immerger complètement les appareils électroniques dans le liquide de refroidissement et à dissiper la chaleur par circulation. La technologie de refroidissement par immersion appartient à la technologie de refroidissement passif entièrement liquide. À l'heure actuelle, les principales directions de recherche sur la technologie de refroidissement par immersion sont : l'optimisation de la structure de transfert de chaleur par immersion (agencement et structure de la surface de dissipation thermique), le liquide de refroidissement par immersion à haut rendement et le transfert de chaleur par ébullition par immersion.
À l'heure actuelle, l'orientation de la recherche sur la technologie de refroidissement liquide se concentre principalement sur l'optimisation des structures de transfert de chaleur, les liquides de refroidissement efficaces et le transfert de chaleur d'ébullition en deux phases. L'optimisation des structures de transfert de chaleur, telles que la disposition des réseaux et les structures de surface micro/nano, pour obtenir d'excellentes performances de transfert de chaleur en modifiant les caractéristiques d'écoulement du fluide de travail, et comment améliorer la commodité de la technologie de traitement, est devenue l'une des questions clés pour sa promotion efficace. La technologie de refroidissement liquide dans les centres de données en est encore à ses balbutiements et de nombreux problèmes clés doivent encore être résolus de toute urgence. Par rapport aux centres de données construits sur la technologie de refroidissement par air, les centres de données construits sur la technologie de refroidissement liquide ont subi des changements importants dans leur disposition interne, leur architecture, leurs équipements et d'autres exigences, qui reconstruiront inévitablement la chaîne industrielle pertinente des centres de données.
