液冷散熱是什么意思？液冷散熱是如何進(jìn)行分類的？
隨著數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長，大量的計算能力需要海量服務(wù)器來支撐，而受限于數(shù)據(jù)中心建設(shè)面積和環(huán)保規(guī)定，增加單機柜功率密度成為調(diào)和不斷增長的算力需求和有限的數(shù)據(jù)中心承載能力的關(guān)鍵解決方案。根據(jù)Colocation America發(fā)布的數(shù)據(jù)，2020年全球數(shù)據(jù)中心單機柜平均功率將達(dá)到16.5kW，
較之于2008年已經(jīng)增長了175%。賽迪顧問預(yù)測，隨著數(shù)據(jù)中心算力飛速提升，高功率單機柜將迅速普及，預(yù)計2025年，全球數(shù)據(jù)中心單機柜平均功率有望達(dá)到25kW。
大量數(shù)據(jù)吞吐和運算使得作為人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)“大腦”的數(shù)據(jù)中心面臨著前所未有的能耗和散熱挑戰(zhàn)：一方面，服務(wù)器等IT設(shè)備的計算、存儲的功耗非常龐大，另一方面，用于冷卻數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備的功耗也在迅速增長。根據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計，2019年中國數(shù)據(jù)中心能耗中，約有43%是用于IT設(shè)備的散熱，基本與45%的IT設(shè)備自身的能耗持平?？梢姕p少散熱的功耗來控制數(shù)據(jù)中心運營成本，減少能源消耗，從而建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心已勢在必行。
隨著單機柜功率密度增大，傳統(tǒng)風(fēng)冷已經(jīng)不能滿足散熱需求，液冷技術(shù)應(yīng)運而生
1.液冷散熱是什么意思
液冷散熱是指使用液體取代空氣作為冷媒，為發(fā)熱電子元器件進(jìn)行換熱，帶走熱量的技術(shù)。點擊了解液冷和水冷的區(qū)別與聯(lián)系
而液冷服務(wù)器是指將液體注入服務(wù)器，通過冷熱交換帶走服務(wù)器的散熱的一種服務(wù)器。
國內(nèi)外液冷發(fā)展大事記
經(jīng)歷了實驗室階段和樣機階段，中國液冷發(fā)展與國外基本同步，并且在液冷的規(guī)模應(yīng)用上積累了更為先進(jìn)的經(jīng)驗。
2.液冷散熱是如何進(jìn)行分類的？
一般來說，行業(yè)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(shù)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(shù)為主。
浸沒式液冷
將發(fā)熱元件直接浸沒在冷卻液中，依靠液體的流動循環(huán)帶走服務(wù)器等設(shè)備運行產(chǎn)生的熱量。浸沒式液冷是典型的直接接觸型液冷。由于發(fā)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(shù)原理圖
整個浸沒式液冷系統(tǒng)可分為兩部分：室內(nèi)側(cè)循環(huán)和室外側(cè)循環(huán)。
在室內(nèi)側(cè)循環(huán)過程中，冷卻液在密閉腔體中與發(fā)熱器件進(jìn)行熱交換，冷卻液吸收發(fā)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(cè)低溫水進(jìn)行熱交換，經(jīng)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(huán)。相變浸沒式液冷室內(nèi)側(cè)循環(huán)中熱量轉(zhuǎn)移主要是通過冷卻液的相變實現(xiàn)的。
在室外側(cè)循環(huán)中，低溫水在液冷換熱模塊中吸收氣態(tài)冷卻液攜帶的大量熱量變?yōu)楦邷厮?，由循環(huán)水泵輸入到室外冷卻塔。在冷卻塔中，高溫水與大氣進(jìn)行熱交換，釋放熱量，變成低溫水再由室外側(cè)進(jìn)水泵輸送進(jìn)CDM中與氣態(tài)冷卻液進(jìn)行熱交換，完成室外側(cè)循環(huán)。在室外側(cè)循環(huán)中熱量轉(zhuǎn)移主要是通過水溫的升降實現(xiàn)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。
- 兩相液冷
冷卻液在循環(huán)散熱中發(fā)生相變。兩相液冷傳熱效率更高，但控制相對復(fù)雜。相變過程中壓力會發(fā)生變化，對容器要求高，使用過程中冷卻液易受污染。
－ 單相液冷
冷卻液在循環(huán)散熱過程中始終維持液態(tài)，不發(fā)生相變，故要求冷卻液的沸點較高，這樣冷卻液揮發(fā)流失控制相對簡單，與IT設(shè)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(jù)實際應(yīng)用場景，可采用干冷器或冷卻塔散熱。
冷板式液冷
將液冷冷板固定在服務(wù)器的主要發(fā)熱器件上，依靠流經(jīng)冷板的液體將熱量帶走達(dá)到散熱目的。冷板液冷解決了服務(wù)器里發(fā)熱量大的器件的散熱，其他散熱器件還得依靠風(fēng)冷。所以采用冷板式液冷的服務(wù)器也稱為氣液雙通道服務(wù)器。冷板的液體不接觸被冷卻器件，中間采用導(dǎo)熱板傳熱，安全性高。
在機箱頂部儲液和開孔，根據(jù)發(fā)熱體位置和發(fā)熱量大小不同，讓冷卻液對發(fā)熱體進(jìn)行噴淋，達(dá)到設(shè)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(fā)現(xiàn)象，霧滴和氣體沿機箱孔洞縫隙散發(fā)到機箱外面，造成機房環(huán)境清潔度下降或?qū)ζ渌O(shè)備造成影響。
3.常見的冷卻液有哪些？
水
液冷最直接，成本最低廉。水并非絕緣體，只能應(yīng)用于間接接觸型液冷。一旦發(fā)生泄漏，對服務(wù)器等IT設(shè)備的損害將非常致命。
礦物油
礦物油也是一種物美價廉的冷卻液。單相礦物油無毒無味不易揮發(fā)。粘性較高，容易在設(shè)備表面形成殘留。雖然燃點較高，但是在某些特定條件下還是有燃燒的可能。
最大的特點是絕緣，且不燃。在數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)中是最安全的一種。目前應(yīng)用最廣泛。但是價格高昂。
蘭洋BO系列導(dǎo)熱液
蘭洋科技BO系列導(dǎo)熱液是一種無毒絕緣、高沸點、無腐蝕性的特制液體，將電子元器件浸泡在液體里與空氣隔絕，不但避免了氧化反應(yīng)，還能做到了潔凈無塵，可以大大延長電子元器件的使用壽命。
擴展閱讀：浸沒式液冷中冷卻液關(guān)鍵問題
4.與傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱相比液冷散熱的優(yōu)勢：
散熱效率更高：液冷技術(shù)可以更有效地降低設(shè)備的溫度，提高設(shè)備的性能和壽命。液體的熱傳導(dǎo)性能比空氣好，所以液冷可以更快地將設(shè)備產(chǎn)生的熱量帶走。
噪音更低：相比風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音，液冷的噪音更低，可以提供更加安靜的工作環(huán)境。
設(shè)計更加靈活：液冷技術(shù)可以更加靈活地設(shè)計，可以將散熱器和液體管路安裝在不同的位置，從而更好地適應(yīng)設(shè)備的設(shè)計要求。
更加環(huán)保：液冷可以節(jié)約能源，減少對環(huán)境的影響。相比風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量，液體可以更容易地被回收利用。
液冷技術(shù)的缺點是成本較高，需要更高的維護成本和更復(fù)雜的設(shè)計。但是，隨著電子設(shè)備的性能不斷提高，散熱問題也變得越來越突出，液冷技術(shù)將會成為未來電子設(shè)備散熱的主流方式之一。
5.液冷技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：
液冷技術(shù)可以應(yīng)用于各種需要散熱的電子設(shè)備中，例如：
高性能計算：高性能計算機需要處理大量的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的計算任務(wù)，產(chǎn)生的熱量非常大。液冷技術(shù)可以更有效地降低計算機的溫度，提高計算機的性能和穩(wěn)定性。
數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)中心需要處理大量的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)流量，產(chǎn)生的熱量也非常大。液冷技術(shù)可以更有效地降低服務(wù)器的溫度，提高服務(wù)器的性能和穩(wěn)定性。
人工智能：人工智能需要處理大量的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的計算任務(wù)，產(chǎn)生的熱量也非常大。液冷技術(shù)可以更有效地降低人工智能設(shè)備的溫度，提高設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。
游戲電腦：游戲電腦需要處理大量的圖形和計算任務(wù)，產(chǎn)生的熱量也非常大。液冷技術(shù)可以更有效地降低游戲電腦的溫度，提高電腦的性能和穩(wěn)定性。
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