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一、液冷散熱的分類
一般來說,行業將液冷分為直接冷卻和間接冷卻。目前直接冷卻以浸沒式液冷技術為主,浸沒式又可分為相變和非相變2種。間接冷卻以冷板式液冷技術為主。
1.浸沒式液冷
將發熱元件直接浸沒在冷卻液中,依靠液體的流動循環帶走服務器等設備運行產生的熱量。浸沒式液冷是典型的直接接觸型液冷。由于發熱元件與冷卻液直接接觸,散熱效率更高,噪音更低,可解決防高熱謎底。
浸沒式液冷技術原理圖
整個浸沒式液冷系統可分為兩部分:室內側循環和室外側循環。
在室內側循環過程中,冷卻液在密閉腔體中與發熱器件進行熱交換,冷卻液吸收發熱器件熱量升溫,沸騰形成冷卻液氣體。冷卻液氣體在液冷換熱模塊(CDM)中與室外側低溫水進行熱交換,經過冷凝和降溫兩個過程成為低溫冷卻液,重新輸入到密閉腔體中,形成循環。相變浸沒式液冷室內側循環中熱量轉移主要是通過冷卻液的相變實現的。
在室外側循環中,低溫水在液冷換熱模塊中吸收氣態冷卻液攜帶的大量熱量變為高溫水,由循環水泵輸入到室外冷卻塔。在冷卻塔中,高溫水與大氣進行熱交換,釋放熱量,變成低溫水再由室外側進水泵輸送進CDM中與氣態冷卻液進行熱交換,完成室外側循環。在室外側循環中熱量轉移主要是通過水溫的升降實現的。
浸沒式液冷可分為兩相液冷和單相液冷,散熱方式可以采用干冷器和冷卻塔等形式。
2.兩相液冷
冷卻液在循環散熱中發生相變。兩相液冷傳熱效率更高,但控制相對復雜。相變過程中壓力會發生變化,對容器要求高,使用過程中冷卻液易受污染。
3.單相液冷
冷卻液在循環散熱過程中始終維持液態,不發生相變,故要求冷卻液的沸點較高,這樣冷卻液揮發流失控制相對簡單,與IT設備的元器件兼容性比較好,但相比兩相液冷,其效率較低。根據實際應用場景,可采用干冷器或冷卻塔散熱。
4冷板式液冷
將液冷冷板固定在服務器的主要發熱器件上,依靠流經冷板的液體將熱量帶走達到散熱目的。冷板液冷解決了服務器里發熱量大的器件的散熱,其他散熱器件還得依靠風冷。所以采用冷板式液冷的服務器也稱為氣液雙通道服務器。冷板的液體不接觸被冷卻器件,中間采用導熱板傳熱,安全性高。
5.噴淋式液冷
在機箱頂部儲液和開孔,根據發熱體位置和發熱量大小不同,讓冷卻液對發熱體進行噴淋,達到設備冷卻的目的。噴淋的液體和被冷卻器件直接接觸,冷卻效率高;但液體在噴淋的過程中遇到高溫物體會有飄逸和蒸發現象,霧滴和氣體沿機箱孔洞縫隙散發到機箱外面,造成機房環境清潔度下降或對其他設備造成影響。
二、液冷技術的應用領域:
液冷技術可以應用于各種需要散熱的電子設備中,例如:
高性能計算:高性能計算機需要處理大量的數據和復雜的計算任務,產生的熱量非常大。液冷技術可以更有效地降低計算機的溫度,提高計算機的性能和穩定性。
數據中心:數據中心需要處理大量的數據和網絡流量,產生的熱量也非常大。液冷技術可以更有效地降低服務器的溫度,提高服務器的性能和穩定性。
人工智能:人工智能需要處理大量的數據和復雜的計算任務,產生的熱量也非常大。液冷技術可以更有效地降低人工智能設備的溫度,提高設備的性能和穩定性。
游戲電腦:游戲電腦需要處理大量的圖形和計算任務,產生的熱量也非常大。液冷技術可以更有效地降低游戲電腦的溫度,提高電腦的性能和穩定性。