غوطه‌ور سازی در مایع چگونه دمای قطعات کامپیوتری را کاهش می‌دهد؟

یکی از عناصر ثابت در نمایشگاه های کامپیوتر سیستم هایی‌ هستند که دفع حرارت در آنها نه با فن یا هیت سینک بلکه از طریق غوطه ور سازی قطعات در مایع صورت می گیرد. این سیستم ها نه تنها با دفع حرارت کارایی را افزایش می دهند، بلکه در مصرف انرژی صرفه جویی کرده و دوام قطعات را نیز بهبود می بخشند.

یکی از رایجترین فناوری های خنک کنندگی از طریق مایعات «سرمایش دو فازی با غوطه ور سازی در مایع» (2PILC) است که در آن سرور در مایعی با نقطه جوش پایین غوطه ور می شود. این مایعات نه آب یا روغن بلکه مواد ارگانیکی مثل 3M Novec یا فلورینت با دمای جوش ۵۹ درجه سانتیگراد هستند که حرارت را از سیلیکون جذب کرده و دفع می کنند.

ساز و کار این رک بدین ترتیب است که پس از جذب حرارت مایع به جوش آمده و بخار می کند. در این همرفتی مایعات سردتر جای بخش بخار شده را می گیرند. بخار آب هم پس از برخورد به صفحه سرد یا لوله آب میعان کرده و دوباره به سیستم وارد می شود.

واضح است که این مایعات یونیزه نیستند و الکتریسیته را منتقل نمی کنند. علاوه بر این گران روی یا ویسکوزیته متوسط آنها به تسهیل روند همرفتی کمک می کند. در برخی سیستم ها با بهبود همرفتی به پشتیبانی از TDP بالاتر کمک می کنند.

یکی از جالبترین سیستم های مبتنی بر 2PILC که توسط TMGcore طراحی شده پلتفرم OTTO است که اجازه ساخت پایگاه داده های ۶۰ کیلو واتی در فضایی ۱.۵ مترمربعی را می دهد. تنها کاری که مشتری باید انجام دهد فراهم کردن برق، مایع و اتصال سیستم به شبکه است.

از دیگر مواردی که شرکت ها به استفاده از 2PILC علاقه نشان داده اند باید به سیستم های رمزنگاری و هم پردازنده های فوق متراکم اشاره کرد. افزایش محبوبیت سرمایش از طریق غوطه ور سازی باعث شده بسیاری از شرکت ها از جمله تولید کننده های مدار تغذیه VRM محصولات خود را با 2PILC سازگار کنند.

بخش اعظم انرژی مصرف شده در دیتاسنترها صرف راه اندازی سیستم های سرمایشی می شود. کارایی این سیستم ها با تقسیم میزان انرژی ورودی به دیتاسنتر بر توان لازم برای راه اندازی کامپیوترها محاسبه می شود. این میزان که PUE نام دارد در سال ۲۰۱۸ به صورت میانگین ۱.۵۸ برآورد شده است.

PUE دیتاسنترهای با سیستم خنک کنندگی مایع گاهی به ۱.۱ تا ۱.۰۵ هم می رسد اما سیستم های مبتنی بر 2PILC مدعی دستیابی به PUE حدود ۱.۰۲۸ هستند که فوق العاده به نظر می رسد. با این وجود فناوری به کار رفته برای توسعه رک 2PILC احتمالا باعث می شود قیمت آنها به مراتب از رک های استاندارد بیشتر شود.