Vloeibare koeloplossingen voor elektronische apparaten

Met de voortdurende toename van het stroomverbruik van elektronische apparaten is traditionele luchtkoeling geleidelijk moeilijk geworden om aan de vereisten voor warmteafvoer van toepassingsscenario's zoals high-performance computing, datacenters, elektrische voertuigen en 5G-basisstations te voldoen. Vloeibare koeltechnologie is een belangrijk middel geworden om het probleem van de warmteafvoer van elektronische apparaten op te lossen vanwege zijn efficiënte warmteleidingskenmerken. In dit artikel worden de basisprincipes van vloeistofkoeltechnologie en de toepassing ervan op gebieden zoals datacenters, elektrische voertuigen en 5G-basisstations onderzocht.

Vloeibare koeltechnologie maakt gebruik van koelvloeistof (zoals gedeioniseerd water, koelolie of gefluoreerde vloeistof) als warmteoverdragsmedium om snel de warmte te verwijderen die door de apparatuur wordt gegenereerd door de hoge warmtecapaciteit en de hoge thermische geleidbaarheid van de vloeistof. Het vloeistofkoelsysteem bevat meestal een koelvloeistofcirculatiepomp, een warmtewisselaar, een koelvloeistofpijpleiding en een warmteafvoercomponent, die efficiënte en stabiele temperatuurregeling kan bereiken.

In vergelijking met luchtkoeling heeft vloeistofkoeling de volgende voordelen:

Hogere koelingsefficiëntie: De thermische geleidbaarheid van vloeistof is veel hoger dan die van lucht, wat de werktemperatuur van elektronische apparatuur effectiever kan verminderen.

Verminderd energieverbruik: vloeistofkoeling kan de vraag naar ventilatoren verminderen, het energieverbruik van het luchtkoelsysteem verminderen en de energieefficiëntieverhouding (PUE) verbeteren.

Beter ruimtegebruik: Zonder de behoefte aan grootschalig luchtkanaalontwerp kan het vloeistofkoelsysteem apparatuur compacter regelen en het ruimtegebruik van kasten of computerkamers verbeteren.

Verminder geluid: Verminder de behoefte aan ventilatorbediening, waardoor elektronische apparatuur stiller draait.

Toepassing van vloeistofkoeling in datacenters

1. Vloeibare koeling op rek-niveau

De warmte die wordt gegenereerd door datacenterservers is extreem hoog en traditionele luchtkoelmethoden kunnen de warmte niet efficiënt afspillen. De vloeistofkoeltechnologie op rackniveau bereikt warmteverspilling op serverchipniveau door vloeistofkoelplaten, microkanaalkoeling en directe onderdompelingskoeling. De PUE van vloeistofgekoelde datacenters kan meestal worden gereduceerd tot onder 1,1, waardoor de energie-efficiëntie sterk wordt verbeterd.

2. Directe onderdompeling vloeistof koeling

De vloeistofkoeltechnologie van onderdompeling dompelt servers of computermodules rechtstreeks onder in het isolerende koelvloeistof en het koelvloeistof verwijdert warmte door natuurlijke convectie of gedwongen circulatie. Deze methode kan de ruimte die door het luchtkoelsysteem wordt bezet verminderen en de levensduur van de apparatuur verlengen. Het wordt veel gebruikt in high-performance computing (HPC) en supercomputing centra.

3. Energiebesparende voordelen van datacenters

Vloeibare koeltechnologie vermindert niet alleen het energieverbruik van warmteafvoer, maar vermindert ook de belasting van airconditioning, wat de koolstofuitstoot van datacenters sterk vermindert. Tegelijkertijd kan het afvalwarmte-terugwinningssysteem warmte overbrengen naar andere toepassingen, zoals gebouwverwarming, om de efficiëntie van het hergebruik van energie te verbeteren.

Toepassing van vloeistofkoeling in elektrische voertuigen

1. Batterij vloeistof koelsysteem

Het batterijpakket is het kernonderdeel van elektrische voertuigen en de temperatuurregeling ervan heeft een directe invloed op de duurzaamheid en de levensduur. Het vloeistofgekoelde batterijsysteem gebruikt koelvloeistof om tussen batterijmodules te circuleren om het temperatuurevenwicht van de batterijcellen te waarborgen en te voorkomen dat oververhitting de prestaties verslechtert.

2. Vloeibare koeling van motoren en regelsystemen

Kerncomponenten zoals motoren en omvormers van elektrische voertuigen genereren veel warmte bij hoge snelheden. Het vloeistofkoelsysteem vermindert effectief de temperatuur van de motor en verbetert de stabiliteit en efficiëntie van het elektrische aandrijfsysteem door de combinatie van koelvloeistof en radiator.

3. Veiligheidsvoordelen van vloeistofkoeling

In vergelijking met luchtkoeling kan vloeistofkoeling het risico op thermische ontloop veroorzaakt door oververhitting van de batterij verminderen en de algehele veiligheid van elektrische voertuigen verbeteren. Bovendien kan de vloeistofkoeloplossing zich aanpassen aan een breder scala aan klimatische omstandigheden om ervoor te zorgen dat de batterij nog steeds efficiënt kan werken in extreme omgevingen.

Toepassing van vloeistofkoeling in 5G basisstations

1. Energieverbruik uitdaging van 5G basisstations

Door de toepassing van hoge frequentie en grootschalige MIMO-technologie is het stroomverbruik van 5G-basisstations veel hoger dan dat van 4G-basisstations, wat leidt tot een snelle stijging van de interne temperatuur van de apparatuur van het basisstation. Traditionele luchtkoelsystemen zijn moeilijk om aan de behoeften van een stabiele werking op lange termijn van 5G-apparatuur te voldoen.

2. Vloeibare koeloplossing op kabinetniveau

Vloeibare koeltechnologie kan worden gebruikt in basisstationkasten. Vloeibare koelplaten of koelpijpen worden gebruikt om rechtstreeks contact op te nemen met kernchips en vermogensversterker-apparatuur om de efficiëntie van de warmteafvoer effectief te verbeteren, zodat basisstations stabiel kunnen blijven werken in omgevingen met hoge temperatuur.

3. Optimalisatie van het energieverbruik van het basisstation

Het operationele stroomverbruik van 5G-basisstations is relatief hoog. Het gebruik van vloeistofkoeltechnologie kan de vraag naar airconditioners van basisstations aanzienlijk verminderen, het algehele energieverbruik verminderen en de energie-efficiëntie van het basisstation verbeteren.

De vloeistofkoeltechnologie, met haar uitstekende warmteafvoermogelijkheden, heeft een groot ontwikkelingspotentieel getoond in toepassingsgebieden met hoge vermogen, zoals datacenters, elektrische voertuigen en 5G-basisstations. Met de voortdurende vooruitgang van wetenschap en technologie zal vloeistofkoeltechnologie in de toekomst een belangrijkere rol spelen en elektronische apparatuur helpen zich in een efficiëntere en milieuvriendelijkere richting te ontwikkelen.