Voordelen van thermisch beheer van vloeistofkoelplaten

In high-power elektronische apparaten is het beheer van warmteafvoer een belangrijke factor die invloed heeft op de prestaties, stabiliteit en levensduur van het apparaat. De vermogensdichtheid op het gebied van computers, datacenters, industriële voedingen, nieuwe energievoertuigen en medische apparatuur blijft toenemen en traditionele luchtkoeling is geleidelijk niet in staat om aan de behoeften van efficiënte warmteafvoer te voldoen. Liquid Cold Plate (LCP), als een efficiënte warmteafvoeroplossing, is geleidelijk de mainstream keuze geworden in high-power elektronische apparaten met zijn uitstekende thermische managementprestaties, warmteafvoerefficiëntie en energiebesparende voordelen.

Vergelijking tussen vloeistofkoelplaten en luchtkoeling

1. Vergelijking van de efficiëntie van de warmteafspilling

Luchtkoeling: vertrouwt op luchtconvectie en heeft een beperkte warmteafvoercapaciteit

Luchtkoeling is voornamelijk afhankelijk van ventilatoren om de luchtstroom aan te drijven om de warmte die wordt gegenereerd door elektronische apparatuur via warmteafvallers naar de omgeving over te brengen. De warmteafvoercapaciteit wordt beperkt door de warmteafvoercapaciteit en de thermische geleidbaarheid van lucht, vooral in het geval van hoge vermogensdichtheid of hoge omgevingstemperatuur, is de warmteafvoerefficiëntie van lucht veel lager dan die van vloeistofkoeling.

Warmteafvoer van vloeistofkoelplaat: efficiënte warmteleiding door koelvloeistofcirculatie

De vloeibare koelplaat maakt gebruik van een koelvloeistof met uitstekende thermische geleidbaarheid (zoals water, ethyleenglycoloplossing, diëlektrische vloeistof, enz.) om door een gesloten buis te stromen om warmte te verwijderen. De specifieke warmtecapaciteit van vloeistof is veel hoger dan die van lucht, die warmte sneller kan absorberen en afvoeren en de apparatuur bij een lagere werktemperatuur kan houden. Daarom hebben vloeibare koelplaten een hogere warmteafvoerefficiëntie dan luchtkoeling en zijn ze geschikt voor toepassingen met een hogere vermogensdichtheid.

2. Vergelijking van thermische weerstand en thermische geleiding efficiëntie

De thermische weerstand van het luchtkoelsysteem is groot en de warmtewisselingsefficiëntie tussen de radiator en de lucht is beperkt.

De thermische weerstand van de vloeistofkoelplaat is laag en het directe contact tussen het koelvloeistof en het warmteafvoeroppervlak maakt het warmteenergiegeleid sneller, waardoor de apparatuur de warmteoverdracht in korte tijd kan voltooien en de warmteafvoercapaciteit van het systeem kan verbeteren.

3. Vergelijking van apparatuurgrootte en ruimtegebruik

Luchtkoelsystemen vereisen meestal grote radiatoren en meerdere ventilatoren om het warmteafspillingseffect te verbeteren, maar dit zal de grootte van de apparatuur vergroten en leiden tot een afname van het ruimtegebruik. Vooral in ruimtebeperkte toepassingen zoals servers met hoge dichtheid, 5G-basisstations en batterijbeheersystemen voor elektrische voertuigen kan luchtkoeling vaak niet voldoen aan de behoeften.

Vloeibare koelplaten hebben een compacte structuur en een sterke warmteafvoercapaciteit, die effectief apparatuurruimte kan besparen en kan worden aangepast volgens de apparatuurstructuur, geschikt voor verschillende complexe lay-outs.

4. Vergelijking van energieverbruik en lawaai

Luchtkoeling is afhankelijk van ventilatoren om te werken. Hoogsnelheidsventilatoren verbruiken veel elektriciteit en het geluid dat door ventilatoren tijdens de werking wordt gegenereerd is groot, wat het algehele omgevingscomfort van de apparatuur beïnvloedt.

De koelmiddelstroom van vloeistofkoelplaten is meestal afhankelijk van pompsystemen met een laag vermogen, die het energieverbruik aanzienlijk kunnen verminderen en extreem laag bedrijfsgeluid hebben. Het is geschikt voor scènes met hoge geluidseisen zoals datacenters en medische apparatuur.

5. Vergelijking van betrouwbaarheid en onderhoudskosten

De ventilatoren van luchtkoeling zijn gevoelig voor stofophoping, wat de efficiëntie van de warmteafvoer beïnvloedt en regelmatig reiniging en onderhoud vereist. Bovendien hebben ventilatoren als mechanische componenten slijtageproblemen, wat de betrouwbaarheid van het systeem op lange termijn beïnvloedt.

Vloeibare koelplaatsystemen gebruiken meestal gesloten koeling. Het ventilatorloze ontwerp vermindert het risico op mechanische storing en het koelvloeistof wordt lange tijd gecirculeerd, met lage onderhoudsvereisten, wat de onderhoudskosten en de storingspercentages van apparatuur sterk vermindert.

2. Toepassing van vloeibare koelplaten in high-power elektronische apparatuur

1. Datacenters en High Performance Computing (HPC)

Moderne datacenters dragen zware taken zoals cloud computing, kunstmatige intelligentie en big data-analyse, en de vermogensdichtheid van servers en GPU-clusters blijft toenemen. Traditionele luchtkoeloplossingen zijn moeilijk om de temperatuur effectief te regelen, terwijl vloeistofkoelplaten de temperatuur van de chip nauwkeurig kunnen regelen, oververhitting en frequentievermindering kunnen verminderen en de rekenefficiëntie kunnen verbeteren. Tegelijkertijd kunnen vloeistofkoeloplossingen het energieverbruik van de ventilator verminderen, de PUE (energieverbruiksefficiëntie) van datacenters verminderen en energie besparen en het milieu beschermen.

2. Elektrische voertuigen (EV) en nieuwe energie apparatuur

Batterijpakketten voor elektrische voertuigen en krachtelektronische systemen vereisen efficiënte warmteafvoer om de levensduur van de batterij en de stabiliteit van het systeem te behouden. Vloeibare koelplaten worden veel gebruikt in batterijbeheersystemen (BMS), omvormers en laadapparatuur voor elektrische voertuigen om ervoor te zorgen dat krachtige componenten veilig werken onder extreme omstandigheden.

3. Medische apparatuur

Medische apparatuur zoals MRI, CT-scanners en lasertherapie-apparaten hebben uiterst hoge eisen aan temperatuurregeling. Vloeibare koelplaten kunnen stabiele warmteafvoeroplossingen bieden om ervoor te zorgen dat de apparatuur lange tijd met hoge precisie werkt en de patiëntveiligheid verbetert.

4. Industriële automatisering en machtselektronica

Vloeibare koelplaten worden op grote schaal gebruikt in high-power elektronische apparaten zoals industriële omvormers, IGBT-modules en lasersnijapparatuur, waardoor ze efficiënte thermische beheersoplossingen krijgen en de duurzaamheid en de werkstabiliteit van de apparatuur verbeteren.

5. Luchtvaart en Defensie

Aerospace elektronische systemen, satellieten, radars en militaire computers moeten stabiel werken onder extreme temperatuuromstandigheden. Het efficiënte warmteafvoervermogen van vloeistofkoelplaten maakt ze een ideale keuze voor het koelen van luchtvaart- en ruimtevaartelektronika, waardoor de betrouwbaarheid van de apparatuur en de bedrijfsefficiëntie worden verbeterd.

In vergelijking met traditionele luchtkoeling zijn vloeistofkoelplaten superieur in termen van warmteafvoerefficiëntie, energieverbruik, volume, geluid en onderhoudskosten en zijn ze vooral geschikt voor elektronische apparaten met hoge vermogensdichtheid. Met de ontwikkeling van industrieën zoals high-performance computing, kunstmatige intelligentie, elektrische voertuigen en industriële automatisering zal vloeistofkoeltechnologie blijven worden geoptimaliseerd en in de toekomst een mainstream thermische beheersoplossing worden.