Solusi pendinginan cair untuk perangkat elektronik

Dengan peningkatan terus menerus dalam konsumsi daya perangkat elektronik, pendinginan udara tradisional secara bertahap menjadi sulit untuk memenuhi persyaratan dissipasi panas skenario aplikasi seperti komputasi berkinerja tinggi, pusat data, kendaraan listrik, dan stasiun basis 5G. Teknologi pendinginan cair telah menjadi sarana penting untuk memecahkan masalah dissipasi panas perangkat elektronik karena karakteristik konduksi panasnya yang efisien. Artikel ini akan menjelajahi prinsip-prinsip dasar teknologi pendinginan cair dan aplikasinya di bidang seperti pusat data, kendaraan listrik, dan stasiun basis 5G.

Teknologi pendinginan cairan menggunakan cairan pendingin (seperti air deionisasi, minyak pendingin, atau cairan fluorinat) sebagai media transfer panas untuk dengan cepat menghilangkan panas yang dihasilkan oleh peralatan melalui kapasitas panas tinggi dan konduktivitas termal cairan yang tinggi. Sistem pendinginan cair biasanya mencakup pompa sirkulasi cairan pendingin, penukar panas, pipa cairan pendingin, dan komponen dissipasi panas, yang dapat mencapai kontrol suhu yang efisien dan stabil.

Dibandingkan dengan pendinginan udara, pendinginan cair memiliki keuntungan berikut:

Efisiensi pendinginan yang lebih tinggi: Konduktivitas termal cairan jauh melebihi udara, yang dapat lebih efektif mengurangi suhu operasi peralatan elektronik.

Pengurangan konsumsi energi: Pendinginan cair dapat mengurangi permintaan kipas angin, mengurangi konsumsi daya sistem pendinginan udara, dan meningkatkan rasio efisiensi daya (PUE).

Pemanfaatan ruang yang lebih baik: Tanpa kebutuhan desain saluran udara berskala besar, sistem pendingin cairan dapat mengatur peralatan lebih kompak dan meningkatkan pemanfaatan ruang lemari atau ruang komputer.

Mengurangi kebisingan: Mengurangi kebutuhan untuk operasi kipas angin, membuat peralatan elektronik berjalan lebih tenang.

Aplikasi pendinginan cair di pusat data

1. Pendinginan cairan tingkat rak

Panas yang dihasilkan oleh server pusat data sangat tinggi, dan metode pendinginan udara tradisional tidak dapat menghilangkan panas secara efisien. Teknologi pendinginan cair tingkat rak mencapai disipasi panas tingkat chip server melalui pelat pendinginan cair, pendinginan microchannel dan pendinginan perendaman langsung. PUE dari pusat data yang didinginkan cairan biasanya dapat dikurangi menjadi di bawah 1,1, sangat meningkatkan efisiensi energi.

2. Pendinginan cairan perendaman langsung

Teknologi pendinginan cairan perendaman secara langsung membenamkan server atau modul komputasi dalam cairan pendingin isolasi, dan cairan pendingin menghilangkan panas melalui konveksi alami atau sirkulasi paksa. Metode ini dapat mengurangi ruang yang ditempati oleh sistem pendingin udara dan memperpanjang umur layanan peralatan. Hal ini banyak digunakan dalam komputasi kinerja tinggi (HPC) dan pusat superkomputasi.

3. Manfaat hemat energi dari pusat data

Teknologi pendinginan cair tidak hanya mengurangi konsumsi energi dissipasi panas, tetapi juga mengurangi beban AC, yang sangat mengurangi emisi karbon dari pusat data. Pada saat yang sama, sistem pemulihan panas limbah dapat mentransfer panas ke kegunaan lain, seperti pemanasan bangunan, untuk meningkatkan efisiensi penggunaan ulang energi.

Aplikasi pendinginan cair dalam kendaraan listrik

1. Sistem pendingin cairan baterai

Paket baterai adalah komponen inti kendaraan listrik, dan kontrol suhunya secara langsung mempengaruhi daya tahan dan umur layanan. Sistem baterai yang didinginkan cairan menggunakan cairan pendingin untuk beredar antara modul baterai untuk memastikan keseimbangan suhu sel baterai dan mencegah pemanasan berlebihan menyebabkan degradasi kinerja.

2. Pendinginan cairan motor dan sistem kontrol

Komponen inti seperti motor dan inverter kendaraan listrik menghasilkan banyak panas saat berjalan pada kecepatan tinggi. Sistem pendinginan cair secara efektif mengurangi suhu motor dan meningkatkan stabilitas dan efisiensi sistem penggerak listrik melalui kombinasi cairan pendingin dan radiator.

3. Keuntungan keselamatan pendinginan cairan

Dibandingkan dengan pendinginan udara, pendinginan cair dapat mengurangi risiko runaway termal yang disebabkan oleh pemanasan baterai dan meningkatkan keselamatan keseluruhan kendaraan listrik. Selain itu, solusi pendingin cair dapat beradaptasi dengan berbagai kondisi iklim yang lebih luas untuk memastikan bahwa baterai masih dapat mempertahankan operasi yang efisien di lingkungan ekstrim.

Aplikasi pendinginan cair di stasiun basis 5G

1. Tantangan konsumsi daya stasiun basis 5G

Karena penerapan teknologi MIMO frekuensi tinggi dan skala besar, konsumsi daya stasiun basis 5G jauh lebih tinggi daripada stasiun basis 4G, yang mengarah pada peningkatan suhu internal peralatan stasiun basis yang cepat. Sistem pendinginan udara tradisional sulit memenuhi kebutuhan operasi stabil jangka panjang peralatan 5G.

2. Solusi pendinginan cair tingkat kabinet

Teknologi pendinginan cair dapat digunakan di lemari stasiun dasar. Pelat pendingin cair atau pipa pendingin digunakan untuk langsung menghubungi chip inti dan peralatan penguat daya untuk secara efektif meningkatkan efisiensi penyebaran panas, sehingga stasiun dasar dapat terus beroperasi stabil di lingkungan suhu tinggi.

3. Optimasi konsumsi energi stasiun dasar

Konsumsi daya operasi stasiun basis 5G relatif tinggi. Penggunaan teknologi pendinginan cair dapat secara signifikan mengurangi permintaan untuk penggunaan AC stasiun dasar, mengurangi konsumsi energi secara keseluruhan, dan meningkatkan efisiensi energi stasiun dasar.

Teknologi pendinginan cair, dengan kemampuan dissipasi panasnya yang sangat baik, telah menunjukkan potensi pengembangan yang besar di bidang aplikasi daya tinggi seperti pusat data, kendaraan listrik, dan stasiun basis 5G. Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang terus menerus, teknologi pendinginan cair akan memainkan peran yang lebih penting di masa depan, membantu peralatan elektronik untuk berkembang dalam arah yang lebih efisien dan ramah lingkungan.