Einführung und Klassifizierung von Flüssigkeitskühlsystemen

 

Im Informationszeitalter werden Rechenzentrumsserver als grundlegende Komponenten moderner Computerinfrastruktur immer wichtiger. Ebenso bedeutsam ist die Wärme, die Server während des Betriebs erzeugen. Die wachsenden Anforderungen an Datenverarbeitung und -speicherung stellen hohe Anforderungen an die Rechenleistung und Kühlkapazitäten von Servern.

 

Die beiden gängigen Kühlmethoden – Luftkühlung und Flüssigkeitskühlung – sind die am häufigsten verwendeten Ansätze. Aufgrund der langen Entwicklungsgeschichte der Luftkühlung ist sie eine ausgereiftere Technologie und derzeit die gängige Wahl. Mit der Förderung und Kommerzialisierung von KI-Modellen und Cloud-Computing sowie dem steigenden Stromverbrauch der Server wird die Flüssigkeitskühlung jedoch zur bevorzugten Alternative zur Luftkühlung.

 

▲ Flüssigkeitskühlsystem

 

Bei der Server-Flüssigkeitskühlung wird in erster Linie die von internen Komponenten der IT-Ausrüstung in Rechenzentren erzeugte Wärme durch den Flüssigkeitsfluss übertragen, wodurch eine Wärmeableitung und eine Kühlung der Ausrüstung erreicht wird. Derzeit gibt es drei Hauptarten der Flüssigkeitskühlung: Tauchkühlung, Kaltplattenkühlung und Sprühkühlung.

 

Die Immersionskühlung kann in einphasige Immersionskühlung und Phasenwechsel-Immersionskühlung unterteilt werden. Beide sind Direktkontakt-Flüssigkeitskühlungsmethoden. In diesem System werden Server und andere Geräte direkt in Kühlmittel getaucht, das die Wärme von den Komponenten absorbiert. Da die wärmeerzeugenden Komponenten in direktem Kontakt mit dem Kühlmittel stehen, wird die Kühldichte maximiert und eine vollständige Abdeckung gewährleistet. Infolgedessen bietet die Immersionskühlung eine deutlich bessere Kühleffizienz als herkömmliche Luftkühlung und Standard-Flüssigkeitskühlungslösungen und sorgt für eine stabile und zuverlässige Kühlleistung. Diese Methode erfordert jedoch strenge Bedingungen hinsichtlich der Serverraumgröße und der technischen Handhabung und ist mit hohen Verwaltungs- und Wartungskosten verbunden.

 

▲ Immersionskühlung

 

Die Sprühkühlung ist eine weitere Methode der Flüssigkeitskühlung mit Direktkontakt, die sich von der Tauchkühlung unterscheidet. Bei diesem System wird Kühlmittel oder Kühlmedium direkt auf die wärmeerzeugenden Komponenten von Servern und anderen Geräten gesprüht. Durch den Fluss und die Verdampfung der Flüssigkeit findet ein Wärmeaustausch statt, der zur Kühlung führt. Nach dem Wärmeaustausch wird das versprühte Kühlmittel zum erneuten Sprühen recycelt, wodurch die Kosten dieser Methode deutlich niedriger sind als bei der Tauchkühlung, obwohl die Kühlleistung etwas geringer ist.

 

▲ Sprühkühlung

 

Bei der Kaltplattenkühlung kommen wärmeerzeugende Komponenten hauptsächlich mit einer Kaltplatte in Kontakt. Kühlmittel fließt durch das hohle Innere der Kaltplatte und überträgt die Wärme von den Komponenten indirekt auf das Kühlmittel, das dann durch das System zirkuliert, um die Wärme abzuleiten. Diese Methode gilt als indirekte Kontaktflüssigkeitskühlungslösung. Im Vergleich zur Immersionskühlung bietet die Kaltplattenkühlung mehr Flexibilität bei der Wahl des Kühlmittels, benötigt insgesamt weniger Kühlmittel und ist einfacher zu zerlegen, zu installieren und zu warten. Mit einem hohen Grad an technologischer Reife ist sie besser für Großanwendungen geeignet und hat einen breiteren Einsatzbereich.

 

▲ Kaltplattenkühlung

 

Bei der Konstruktion von Kühlsystemen stellen Strömungswiderstand und Wärmewiderstand die Hindernisse für die Wärmeübertragung dar, wobei ihre Werte die Wärmeübertragungsfähigkeit verschiedener Kühlmedien direkt widerspiegeln. Daher müssen bei der Konstruktion und Produktion von Kühlsystemen strenge Standards eingehalten werden, und die Herstellung in der Praxis muss auf die Einhaltung der relevanten Anforderungen geprüft werden.

 

Beispielsweise fallen die All-in-One-Flüssigkeitskühlsysteme, die häufig in Haushaltscomputern und kleinen Basisstationsservern verwendet werden, in die Kategorie der Kaltplatten-Flüssigkeitskühlung. Wir bieten Prüfmaschinen für die thermische Effizienz wassergekühlter Module für solche Kühlsysteme an. Diese Maschinen sind mit vier unabhängigen Testkanälen und 32 Testpunktschnittstellen ausgestattet, die je nach Testbedarf erweitert werden können, um spezifische Anforderungen zu erfüllen.

 

▲ All-in-One-Flüssigkeitskühlsysteme

 

Das Gerät ist mit zwei Wasserkühlmaschinen sowie einem Wassertank-Kontrollsystem mit konstanter Temperatur ausgestattet. Sobald die Wasserkühlmaschine aktiviert ist und das Gerät die eingestellte Temperatur erreicht, kann die Wassertemperatur zwischen {{0}} Grad eingestellt werden, mit einer Durchflussregelgenauigkeit von ±0,05 l/min und einer Einlasstemperaturregelgenauigkeit von ±1 Grad.

 

Nach dem Start kann das Gerät das Produkt auf Durchflussrate, Strömungswiderstand, Wärmewiderstand, Temperatur und andere Aspekte testen, um Produktdaten zu sammeln und den Herstellern zu helfen, die Kühlleistung ihrer Produkte klar zu verstehen.