Fordele ved termisk styring af flydende køleplader

I højeffektive elektroniske enheder er styring af varmeudledning en nøglefaktor, der påvirker enhedens ydeevne, stabilitet og levetid. Strømtætheden inden for computere, datacentre, industrielle strømforsyninger, nye energikøretøjer og medicinsk udstyr fortsætter med at stige, og traditionel luftkøling har gradvist undladt at imødekomme behovene for effektiv varmeudledning. Liquid Cold Plate (LCP), som en effektiv varmeudledningsløsning, er gradvist blevet det almindelige valg i højeffektige elektroniske enheder med sin fremragende termiske styringsydeevne, varmeudledningseffektivitet og energibesparende fordele.

Sammenligning mellem flydende køleplader og luftkøling

1. Sammenligning af varmeudledningseffektivitet

Luftkøling: afhænger af luftkonvektion og har begrænset varmeudledningskapacitet

Luftkøling er hovedsagelig afhængig af ventilatorer til at drive luftstrømmen til at overføre varmen genereret af elektronisk udstyr til det omgivende miljø gennem varmeafvaskere. Dens varmeudledningskapacitet er begrænset af luftens varmekapacitet og termiske ledningsevne, især i tilfælde af høj effekttæthed eller høj omgivelsestemperatur, er luftens varmeudledningseffektivitet meget lavere end væskekøling.

Flydende køleplade varmeudledning: effektiv varmeledning gennem kølevæske cirkulation

Den flydende køleplade bruger en kølevæske med fremragende termisk ledningsevne (såsom vand, ethylenglykololøsning, dielektrisk væske osv.) til at strømme gennem et lukket rør for at fjerne varme. Væskens specifikke varmekapacitet er meget højere end luftens, som kan absorbere og sprede varme hurtigere og holde udstyret ved en lavere driftstemperatur. Derfor har flydende køleplader højere varmeafspillingseffektivitet end luftkøling og er egnede til applikationer med højere effekttæthed.

2. Sammenligning af termisk modstand og varmeledningseffektivitet

Den termiske modstand i luftkølesystemet er stor, og varmeudvekslingseffektiviteten mellem radiatoren og luften er begrænset.

Den termiske modstand i væskekølepladen er lav, og den direkte kontakt mellem kølevæsken og varmeafledningsoverfladen gør varmeenergiledningen hurtigere, hvilket sikrer, at udstyret kan fuldføre varmeoverførsel på kort tid og forbedre systemets varmeafledningskapacitet.

3. Sammenligning af udstyrsstørrelse og pladsudnyttelse

Luftkølesystemer kræver normalt store radiatorer og flere ventilatorer for at forbedre varmeafledningseffekten, men dette vil øge udstyrets størrelse og føre til et fald i pladsudnyttelsen. Især i pladsbegrænsede applikationer som servere med høj densitet, 5G-basestationer og batteristyringssystemer for elbiler kan luftkøling ofte ikke opfylde behovene.

Flydende køleplader har en kompakt struktur og stærk varmeudledningskapacitet, som effektivt kan spare udstyrsplads og kan tilpasses i henhold til udstyrsstrukturen, egnet til forskellige komplekse layouts.

4. Sammenligning af energiforbrug og støj

Luftkøling er afhængig af ventilatorer til at arbejde. Højhastighedsventilatorer forbruger meget elektricitet, og støjen genereret af ventilatorer under drift er stor, hvilket påvirker udstyrets generelle miljøkomfort.

Kølevæskestrømmen i flydende køleplader er normalt afhængig af pumpesystemer med lav effekt, som kan reducere energiforbruget betydeligt og have ekstremt lav driftsstøj. Det er velegnet til scener med høje støjkrav såsom datacentre og medicinsk udstyr.

5. Sammenligning af pålidelighed og vedligeholdelsesomkostninger

Ventilatorer til luftkøling er tilbøjelige til støvsammeling, hvilket påvirker varmeudledningseffektiviteten og kræver regelmæssig rengøring og vedligeholdelse. Desuden har ventilatorer som mekaniske komponenter slidproblemer, hvilket påvirker systemets langsigtede pålidelighed.

Væskepladesystemer bruger normalt lukket køling. Det fanløse design reducerer risikoen for mekanisk fejl, og kølevæsken cirkuleres i lang tid med lave vedligeholdelseskrav, hvilket i høj grad reducerer vedligeholdelsesomkostningerne og udstyrsfejlraterne.

2. Anvendelse af flydende køleplader i højeffekt elektronisk udstyr

1. Datacentre og High Performance Computing (HPC)

Moderne datacentre bærer højbelastende opgaver som cloud computing, kunstig intelligens og big data analyse, og strømtætheden af servere og GPU-klynger fortsætter med at stige. Traditionelle luftkøleløsninger er vanskelige at kontrollere temperaturen effektivt, mens flydende køleplader kan kontrollere chiptemperaturen præcist, reducere overophedning og frekvensreduktion og forbedre beregningseffektiviteten. Samtidig kan væskekølingsløsninger reducere ventilatorstrømforbruget, reducere PUE (strømforbrugseffektivitet) i datacentre og spare energi og beskytte miljøet.

2. Elektriske køretøjer (EV) og nyt energiudstyr

Elektriske køretøjers batteripakker og kraftelektroniske systemer kræver effektiv varmeudledning for at opretholde batterilevetid og systemstabilitet. Flydende køleplader anvendes meget i elektriske køretøjers batteristyringssystemer (BMS), omformere og opladningsudstyr for at sikre, at komponenter med høj effekt fungerer sikkert under ekstreme forhold.

3. Medicinsk udstyr

Medicinsk udstyr som MRI, CT-scannere og laserterapieenheder har ekstremt høje krav til temperaturkontrol. Flydende køleplader kan levere stabile varmeudledningsløsninger for at sikre, at udstyret fungerer med høj præcision i lang tid og forbedrer patientsikkerheden.

4. Industriel automatisering og kraftelektronik

Flydende køleplader anvendes i høj effekt elektroniske enheder som industrielle omformere, IGBT-moduler og laserskæringsudstyr, hvilket giver dem effektive termiske styringsløsninger og forbedrer udstyrets holdbarhed og arbejdsstabilitet.

5. Luftfart og forsvar

Aerospace elektroniske systemer, satellitter, radarer og militære computere skal arbejde stabilt under ekstreme temperaturforhold. Flydende kølepladers effektive varmeudledningsevne gør dem til et ideelt valg til køling af luftfartselektronik, hvilket forbedrer udstyrets pålidelighed og driftseffektivitet.

Sammenlignet med traditionel luftkøling er flydende køleplader overlegne med hensyn til varmeudledningseffektivitet, energiforbrug, volumen, støj og vedligeholdelsesomkostninger og er især velegnede til elektroniske enheder med høj effekttæthed. Med udviklingen af industrier som højtydende databehandling, kunstig intelligens, elbiler og industriel automatisering vil væskekølingsteknologi fortsat blive optimeret og blive en almindelig termisk styringsløsning i fremtiden.