Výhody tepelného řízení kapalinových chladicích desk

V elektronických zařízeních s vysokým výkonem je řízení rozptýlení tepla klíčovým faktorem ovlivňujícím výkon, stabilitu a životnost zařízení. Hustota energie v oblasti počítačů, datových center, průmyslových zdrojů energie, vozidel s novou energií a zdravotnických zařízení stále roste a tradiční chlazení vzduchem postupně nepodařilo splnit potřeby efektivního rozptýlení tepla. Tekutá studená deska (LCP), jako účinné řešení rozptýlení tepla, se postupně stala hlavní volbou v vysoce výkonných elektronických zařízeních s vynikajícím výkonem tepelného řízení, účinností rozptýlení tepla a výhodami úspory energie.

Porovnání kapalinových chladicích desk a vzduchového chlazení

1. Srovnání účinnosti rozptýlení tepla

Chlazení vzduchem: spoléhá se na konvekci vzduchu a má omezenou kapacitu rozptýlení tepla

Chlazení vzduchem se spoléhá hlavně na ventilátory, které pohánějí tok vzduchu a přenášejí teplo generované elektronickými zařízeními do okolního prostředí prostřednictvím chladičů. Jeho kapacita rozptýlení tepla je omezena tepelnou kapacitou a tepelnou vodivostí vzduchu, zejména v případě vysoké hustoty výkonu nebo vysoké teploty okolí, účinnost rozptýlení tepla vzduchu je mnohem nižší než účinnost kapalinového chlazení.

Odstranění tepla kapaliny chladicí desky: efektivní vedení tepla prostřednictvím oběhu chladicí kapaliny

Kapalná chladicí deska používá chladicí kapalinu s vynikající tepelnou vodivostí (jako je voda, roztok ethylenglykolu, dielektrická kapalina atd.) k proudění uzavřeným potrubím k odstranění tepla. Specifická tepelná kapacita kapaliny je mnohem vyšší než vzduch, který může rychleji absorbovat a rozptýlit teplo a udržovat zařízení při nižší provozní teplotě. Proto mají kapalné chladicí desky vyšší účinnost rozptýlení tepla než chlazení vzduchem a jsou vhodné pro aplikace s vyšší hustotou výkonu.

2. Srovnání tepelné odolnosti a účinnosti tepelného vedení

Tepelný odpor vzduchového chladicího systému je velký a účinnost výměny tepla mezi radiátorem a vzduchem je omezena.

Tepelný odpor kapalné chladicí desky je nízký a přímý kontakt mezi chladicí kapalinou a povrchem rozptylu tepla urychluje vedení tepelné energie, což zajišťuje, že zařízení může dokončit přenos tepla v krátkém čase a zlepšit kapacitu rozptylu tepla systému.

3. Porovnání velikosti zařízení a využití prostoru

Systémy chlazení vzduchem obvykle vyžadují velké radiátory a více ventilátorů pro zlepšení efektu rozptýlení tepla, ale to zvýší velikost zařízení a povede ke snížení využití prostoru. Zvláště v aplikacích s omezeným prostorem, jako jsou servery s vysokou hustotou, základní stanice 5G a systémy pro správu baterií elektrických vozidel, vzduchové chlazení často nemůže uspokojit potřeby.

Kapalné chladicí desky mají kompaktní strukturu a silnou kapacitu rozptýlení tepla, která může účinně ušetřit prostor pro zařízení a může být přizpůsobena podle struktury zařízení, vhodné pro různé složité uspořádání.

4. Srovnání spotřeby energie a hluku

Vysokorychlostní ventilátory spotřebují hodně elektřiny a hluk vytvářený ventilátory během provozu je velký, což ovlivňuje celkový komfort zařízení v životním prostředí.

Protok chladicí kapaliny kapalných chladicích desek se obvykle spoléhá na systémy čerpadla s nízkým výkonem, které mohou výrazně snížit spotřebu energie a mají extrémně nízký provozní hluk. Je vhodný pro scény s vysokými požadavky na hluk, jako jsou datová centra a zdravotnické zařízení.

5. Srovnání nákladů na spolehlivost a údržbu

Ventilátory vzduchového chlazení jsou náchylné k hromadění prachu, což ovlivňuje účinnost rozptýlení tepla a vyžaduje pravidelné čištění a údržbu. Navíc mají ventilátory jako mechanické komponenty problémy s opotřebením, což ovlivňuje dlouhodobou spolehlivost systému.

Systémy tekutých chladicích desk obvykle používají chlazení s uzavřenou smyčkou. Konstrukce bez ventilátoru snižuje riziko mechanické poruchy a chladicí kapalina je v oběhu po dlouhou dobu s nízkými požadavky na údržbu, což výrazně snižuje náklady na údržbu a míru poruch zařízení.

2. Aplikace kapalinových chladicích desek ve vysoce výkonných elektronických zařízeních

1. Datová centra a vysoce výkonné výpočetní technologie (HPC)

Moderní datová centra provádějí vysoce zatížené úkoly, jako je cloud computing, umělá inteligence a analýza velkých dat, a hustota výkonu serverů a clusterů GPU stále roste. Tradiční řešení chlazení vzduchem je obtížné účinně regulovat teplotu, zatímco kapalné chladicí desky mohou přesně regulovat teplotu čipu, snížit přehřátí a snížit frekvenci a zlepšit výpočetní účinnost. Zároveň mohou řešení kapalinového chlazení snížit spotřebu energie ventilátoru, snížit PUE (účinnost spotřeby energie) datových center a ušetřit energii a chránit životní prostředí.

2. Elektrická vozidla (EV) a zařízení pro novou energii

Baterie elektrických vozidel a systémy výkonové elektroniky vyžadují účinné rozptýlení tepla k udržení životnosti baterie a stability systému. Kapalinové chladicí desky se široce používají v systémech pro správu baterií elektrických vozidel (BMS), měničích a nabíjecích zařízeních, aby zajistily bezpečnou práci vysoce výkonných komponentů v extrémních podmínkách.

3. Lékařské vybavení

Lékařská zařízení, jako jsou MRI, CT skenery a laserové terapie, mají extrémně vysoké požadavky na regulaci teploty. Kapalinové chladicí desky mohou poskytnout stabilní řešení rozptýlení tepla, aby zajistily, že zařízení funguje s vysokou přesností po dlouhou dobu a zlepší bezpečnost pacientů.

4. Průmyslová automatizace a výkonová elektronika

Kapalinové chladicí desky se široce používají v vysoce výkonných elektronických zařízeních, jako jsou průmyslové měniče, IGBT moduly a laserové řezací zařízení, což jim poskytuje účinná řešení tepelné správy a zlepšuje trvanlivost zařízení a pracovní stabilitu.

5. Aerospace a obrana

Aerospace elektronické systémy, satelity, radary a vojenské počítače musí pracovat stabilně v extrémních teplotních podmínkách. Efektivní schopnost rozptýlení tepla kapalných chladicích desek je činí ideální volbou pro chlazení letecké elektroniky, zlepšení spolehlivosti zařízení a provozní účinnosti.

Ve srovnání s tradičním chlazením vzduchem jsou kapalinové chladicí desky lepší z hlediska účinnosti rozptýlení tepla, spotřeby energie, objemu, hluku a nákladů na údržbu a jsou obzvláště vhodné pro elektronická zařízení s vysokou hustotou výkonu. S rozvojem průmyslových odvětví, jako jsou vysoce výkonné výpočty, umělá inteligence, elektrická vozidla a průmyslová automatizace, bude technologie kapalinového chlazení i nadále optimalizována a stane se v budoucnu hlavním řešením tepelného řízení.