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      圖解液冷技術(shù)

       明哲工作室 2019-07-18

              液冷技術(shù),就是通過液體直接冷卻設(shè)備,液體將設(shè)備發(fā)熱元件產(chǎn)生熱量直接帶走;采用液冷,可以實現(xiàn)服務(wù)器等設(shè)備的自然散熱,相對于傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng),更為高效節(jié)能。

      一、液冷方式

              按照液體與發(fā)熱器件的接觸方式,大致分為冷板式(間接接觸)、噴淋式和全浸沒式(直接接觸)

      1、冷板式:

              就是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)到散熱的目的;冷板液冷解決了服務(wù)器里發(fā)熱量大的器件的散熱,其他發(fā)熱量小的器件還得依靠風(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,圖1。

      圖1 冷板式

      2、噴淋式:

              就是在機(jī)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,圖2;噴淋的液體和被冷器件直接接觸,冷卻效率高;不利的是液體在噴淋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(jī)箱孔洞縫隙散發(fā)到機(jī)箱外面,造成機(jī)房環(huán)境清潔度下降或?qū)ζ渌O(shè)備造成影響。

      圖2 噴淋式

      3、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(yùn)行產(chǎn)生的熱量。浸沒式液冷是典型的直接接觸型液冷。浸沒式液冷由于發(fā)熱元件與冷卻液直接接觸,散熱效率更高,相對于冷板式液冷,噪音更低,可以解決更高熱密度。

              浸沒式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;

      3.1兩相液冷:

              冷卻液在循環(huán)散熱過程中發(fā)生了相變。兩相液冷傳熱效率更高,但是控制相對復(fù)雜,相變過程中壓力會發(fā)生變化,對容器要求很高,使用過程中冷卻液易受污染,圖3。

      圖3 相變液冷

      3.2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,故單相液冷要求冷卻液的沸點(diǎn)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,但相對于兩相液冷其效率較低,根據(jù)應(yīng)用場景規(guī)范,可以采用干冷器(圖4)或者冷卻塔散熱(圖5)。

      圖4 單相液冷+干冷器

      圖5 單相液冷+冷塔散熱

      二、液冷5G場景的應(yīng)用:

      • 骨干網(wǎng)設(shè)備液冷:主要是5G的OTN設(shè)備,液冷對象為400G以上OTN的電架,考慮單機(jī)柜15-30KW;

      • 承載網(wǎng)設(shè)備液冷:主要是5G匯聚、接入的100G OTN和核心網(wǎng)設(shè)備,考慮單機(jī)柜6-8KW;

      • 無線網(wǎng)設(shè)備液冷:主要對象是5G BBU,對BBU設(shè)備進(jìn)行液冷,考慮單機(jī)柜3-5KW。

      三、冷卻液類型

      常用的冷卻液有水、礦物油和氟化液

      • 水,有良好的比熱容,是一種優(yōu)秀的散熱媒介,價格低廉無污染。但由于水并非絕緣體,只能應(yīng)用于非直接接觸型液冷技術(shù)中。

      • 礦物油,是一種價格相對低廉的絕緣冷卻液,單相礦物油無味無毒不易揮發(fā),是一種環(huán)境友好型介質(zhì),但是,由于礦物油粘性較高比較容易殘留,特定條件下有燃燒的風(fēng)險。

      • 氟化液,由于具有絕緣且不燃的惰性特點(diǎn),不會對設(shè)備造成任何影響,是目前應(yīng)用最廣泛的浸沒式冷卻液,但價格較為昂貴。

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