現在、データセンターの高密度サーバー用の液冷ソリューションは、主に間接液冷技術と直接液冷技術の 2 つのカテゴリに分類されます。この分類は主に液体冷却ソリューションの屋内最終形態に基づいています。
キーワード
間接液冷技術
直接液冷技術
記事の内容
間接液冷技術とは、サーバーの熱源と液体冷媒を直接接触させずに熱を伝えるプロセスを指し、主に冷却プレートとヒートパイプに分類されます。このうちコールドプレートは、冷媒の熱伝達過程で相変化が起こるか否かにより「単相コールドプレート」と「相変化コールドプレート」に分けられます。
ヒートパイプは凝縮端の放熱形態により「ヒートパイプ2段式」と「ヒートパイプ+水冷式」に分けられます。現在、最も一般的なソリューションは、単相冷却プレート液体冷却です。
Huawei Fusion サーバー水冷サーバーは、冷却に単相水冷プレート ソリューションを使用します。単一キャビネットの電力密度はラックあたり 45kW に達することがあります。サブ冷却剤は脱イオン水+BTA腐食防止剤を使用しており、サポートされる最大流入温度は45℃に達し、DLC規格のW4液冷レベルに達します。
北京の気候を例に挙げると（年間最高湿球温度は31.5℃）、冷却塔を使用することで年間を通じて自然冷却が実現でき、機械室のPUEは理論上1.1まで低減できます。さらに、冷凍システムの簡素化により、冷凍システムのMTBFが向上します。
液冷プレートの構造設計はサーバーとの結合関係が高く、汎用性が低いため製造コストが高くなります。プロセッサーの水冷ヘッドには、マイクロチャネル、インジェクション、その他の複合強化熱伝達技術が追加されていますが、単位面積あたりの熱伝達容量はさらに向上しており、改善の必要があります。
現在、Lenovo 水冷プレートは 270W の電力 CPU をサポートできます。液体冷却プレートには、冷却媒体の PH、清浄度、Ca+、および Mg+ イオン濃度要件など、冷却媒体の循環に関して高い要件があります。これらのパラメータは、熱伝達能力、腐食、循環抵抗などに影響します。クイック プラグ ジョイントの局所抵抗は重要であるため、さらに最適化する必要があります。
直接液冷技術とは、冷媒と電子部品が直接接触する熱伝達プロセスを指し、主にスプレー式、噴霧式、浸漬式に分類されます。スプレータイプとは、冷却液をスプレーノズル内で加圧し、微粒子サイズの液滴に霧化し、電子部品の表面に噴霧し、沸騰熱伝達により熱を奪う方式を指します。
スプレータイプは高速強制対流伝熱の特性を利用して伝熱密度を強化しており、原理はスプレータイプと同様です。
浸漬は、熱伝達プロセスに応じて、相転移が単相浸漬と相転移浸漬に分けられるかどうかに応じて、冷却液熱伝達への電子部品の浸漬を指します。液中冷却は現在、小規模の商業用途向けに市場に出回っています。
アリのフェイティアン・キリン液冷サーバー世代の製品は、小規模アプリケーションを作成するために張北にあるデータルームの実験室から出されました。この液体冷却ソリューションは、単一キャビネットの電力密度 100kW/ラックの達成を目指しており、相変化浸漬冷却のカテゴリに属する沸点 3℃の 72M の FC-56 フッ素化液体を使用します。
電子部品とともにタンク内の冷却コイルが加熱沸騰し、ガス状のフッ素液体が冷却コイルの壁面で凝縮して液体となり、電子素子から冷却水への熱伝達が実現します。
プレート式熱交換器を介して冷却液がCDU内の循環冷却水と交換された後、熱は最終的に屋外冷却塔を通って環境に放散されます。
現在、冷媒の入口温度は 30℃ですが、その後の製品の最適化により入口温度をさらに高めて、年間を通じて自然冷却の目的を達成することができます。
現在の水中液冷の適用事例としては
技術的には、次のようないくつかの問題がまだ残っています。
容器の気密性を考慮した設計です。容器や電子素子内のフッ素系液体の熱伝達強度は電子部品の負荷率に依存するため、負荷率の変動が比較的大きい場合、単位時間当たりに蒸発するフッ素系液体の変化が大きくなり、これはコンテナ内の圧力変動につながります。メンテナンス時のフッ素系溶液の漏洩。
相変化浸漬熱伝達により、コンテナ内の IT 機器の 1 つを交換または保守する必要がある場合、別の機器事業がまだ稼働しているため、IT 機器の抜き差しのプロセスで大量のフッ素化液体が流出します。 。
FC-72のフッ素系液体は温室効果ガスに属し、構造が安定しているため、流出したフッ素系液体は大気中に長期間存在し、分解しにくい性質を持っています。
電子フッ素化溶液のコストは高い。 3M 社やシェルなどの多国籍企業を中心とするメーカーは少なく、短期的にコストを削減するのは容易ではありません。
