Teknologi Pendinginan Cairan Langsung dan Pendinginan Cairan Tidak Langsung
Langkah pertama dalam proses desain dan pengembangan termal adalah memastikan metode pendinginan mana yang perlu digunakan produk, untuk menyediakan ruang desain yang sesuai pada tahap awal produk. Saat ini, metode pendinginan produk elektronik terutama dibagi menjadi empat kategori: pembuangan panas alami, pendinginan udara paksa, dan pendinginan cair. Dengan kapasitas pendinginan yang efisien dan rasio konsumsi energi yang lebih rendah, skema pendinginan cair semakin banyak digunakan dalam desain termal, yang dibagi lagi menjadi pendinginan langsung dan pendinginan tidak langsung.
Pendinginan langsung: Komponen langsung direndam dalam cairan untuk pembuangan panas. Juga dikenal sebagai pendinginan cairan perendaman atau pendinginan cairan perendaman. Saat ini, teknologi ini sedang naik daun, dan beberapa pusat data sudah menggunakan metode pendinginan ini. Pendinginan cair langsung memiliki efisiensi perpindahan panas yang sangat tinggi, dan konsumsi energi untuk pengendalian suhu berkurang secara signifikan dibandingkan dengan pendinginan udara. Oleh karena itu, nilai PUE (Efisiensi Penggunaan Daya, PUE=Total Konsumsi Energi Peralatan/Konsumsi Energi Peralatan IT) pusat data yang menggunakan pendingin cair terendam dapat sangat dikurangi, dan terdapat laporan bahwa nilai yang lebih rendah dari 1,05 dapat dikurangi secara signifikan. tercapai [1].
Dilihat dari bentuk kontak antara fluida kerja cair dan komponennya, pendingin cair langsung dibedakan menjadi dua jenis: 1) Pendinginan cair perendaman atau immersion mengacu pada perendaman produk elektronik dalam isolasi listrik cair, media pendingin yang stabil secara kimia, tidak beracun, dan tidak korosif. ; 2) Pendinginan cairan tipe semprot mengacu pada pendinginan yang dicapai dengan menyemprotkan cairan insulasi ke komponen pemanas. Analogi dalam kehidupan nyata adalah pendinginan cairan perendaman mirip dengan bak mandi, sedangkan pendinginan cairan semprot seperti pancuran.
Dalam pendinginan cair langsung, ketika titik didih cairan pendingin yang digunakan cukup rendah, fluida kerja cair akan menguap pada permukaan elemen pemanas atau permukaan pemuaian pembuangan panas di atas elemen, sehingga menghasilkan koefisien perpindahan panas konvektif yang sangat tinggi dan kemampuan untuk membawa panas dalam jumlah besar dengan perbedaan suhu yang sangat rendah. Saat ini metode perpindahan panas yang paling tersedia secara komersial dengan efisiensi perpindahan panas tertinggi. Gelembung di dalam mesin tampilan pendingin cair terendam pada gambar di atas adalah fluida kerja pendingin yang menguap. Kepadatan media pendingin gas rendah, dan gelembung berkumpul di bagian atas. Mereka mengembun kembali menjadi cairan melalui penukar panas dan kemudian kembali ke rongga untuk menyelesaikan siklus pendinginan. Teknologi utama pendinginan cairan langsung adalah penyegelan ruang pendingin dan pengendalian kebocoran gas-cair dalam sistem. Dalam sistem pendingin cair langsung dengan perubahan fasa, jika suhu tidak dikontrol dengan baik, dapat menyebabkan perubahan cepat pada tekanan ruang peralatan dan cairan pendingin menguap dan keluar. Dalam kasus ekstrim, perangkat tersebut bahkan bisa meledak.
Pendinginan cairan tidak langsung: Panas dari sumber panas pertama-tama dipindahkan ke pelat dingin padat, yang diisi dengan cairan yang bersirkulasi fluida kerja. Fluida kerja cair memindahkan panas yang dipancarkan oleh produk elektronik ke penukar panas, di mana panas tersebut dibuang ke lingkungan. Pada pendinginan cair tidak langsung, komponen elektronik tidak bersentuhan langsung dengan media perpindahan panas cair. Saat ini, produk elektronik dengan integrasi tinggi dan kepadatan daya tinggi akan menggunakan pendingin cair tidak langsung untuk pembuangan panas. Ketika kepadatan daya produk semakin meningkat atau persyaratan kontrol suhu menjadi lebih ketat, diperlukan metode desain pembuangan panas dengan efisiensi perpindahan panas yang lebih tinggi. Mesin otomotif adalah salah satu produk paling awal yang menggunakan pendingin cair tidak langsung. Di bidang produk elektronik, pendingin cair tidak langsung juga telah banyak digunakan di server, paket baterai, inverter, dan peralatan lainnya.
Pada pendinginan cair tidak langsung, komponen elektronik tidak bersentuhan langsung dengan media perpindahan panas cair. Dengan kata lain media pendingin cair disini hanyalah media perpindahan panas yang fungsinya untuk memindahkan panas yang dikeluarkan oleh komponen ke ruang yang nyaman untuk pertukaran panas dengan dunia luar. Menurut hukum pertama termodinamika, panas tidak bertambah atau berkurang. Setelah panas dipindahkan oleh zat cair ke lokasi yang jauh dari sumber panas, panas tersebut masih perlu dialirkan melalui penukar panas untuk memindahkan panas ke dunia luar. Ini membentuk lingkaran tertutup: panas dari komponen dipindahkan ke media pendingin cair, dan suhu media pendingin cair meningkat. Ketika media pendingin cair bersuhu tinggi mengalir melalui penukar panas, ia bertukar panas dengan dunia luar, dan suhu menurun, kemudian mengalir kembali ke sisi komponen untuk menyerap panas. Keseluruhan sistem pendingin cair tidak hanya mencakup tidak hanya bagian perpindahan panas, tetapi juga sistem pertukaran panas yang cocok.
Perlu dicatat bahwa jika dihitung berdasarkan total ruang yang ditempati oleh seluruh rangkaian komponen desain termal, perbedaan kapasitas pembuangan panas antara pendinginan cair tidak langsung dan pendinginan udara paksa tidak signifikan. Ini juga merupakan salah satu alasan utama mengapa banyak produk yang tidak nyaman menggunakan periferal atau memiliki ruang standar tidak menggunakan pendingin cair tidak langsung.
