Lợi thế quản lý nhiệt của tấm làm mát chất lỏng

Trong các thiết bị điện tử công suất cao, quản lý phân tán nhiệt là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất, ổn định và tuổi thọ của thiết bị. Mật độ năng lượng trong các lĩnh vực máy tính, trung tâm dữ liệu, nguồn cung cấp năng lượng công nghiệp, xe năng lượng mới và thiết bị y tế tiếp tục tăng, và làm mát không khí truyền thống đã dần dần không đáp ứng nhu cầu tiêu tan nhiệt hiệu quả. Tấm lạnh lỏng (LCP), như một giải pháp tiêu tan nhiệt hiệu quả, đã dần trở thành sự lựa chọn chính trong các thiết bị điện tử công suất cao với hiệu suất quản lý nhiệt tuyệt vời, hiệu quả tiêu tan nhiệt và lợi thế tiết kiệm năng lượng.

So sánh giữa tấm làm mát chất lỏng và làm mát bằng không khí

1. So sánh hiệu quả tiêu tan nhiệt

Làm mát bằng không khí: dựa vào đối lưu không khí và có khả năng tiêu tan nhiệt hạn chế

Làm mát bằng không khí chủ yếu dựa vào quạt để thúc đẩy dòng chảy không khí để chuyển nhiệt được tạo ra bởi thiết bị điện tử sang môi trường xung quanh thông qua bể nhiệt. Khả năng tiêu tan nhiệt của nó được giới hạn bởi công suất nhiệt và độ dẫn nhiệt của không khí, đặc biệt là trong trường hợp mật độ công suất cao hoặc nhiệt độ môi trường xung quanh cao, hiệu quả tiêu tan nhiệt của không khí thấp hơn nhiều so với làm mát chất lỏng.

Chất lỏng làm mát tấm tiêu tan nhiệt: dẫn nhiệt hiệu quả thông qua lưu thông chất làm mát

Tấm làm mát chất lỏng sử dụng chất làm mát có độ dẫn nhiệt tuyệt vời (chẳng hạn như nước, dung dịch ethylene glycol, chất lỏng dielectric, v.v.) để chảy qua một ống kín để loại bỏ nhiệt. Công suất nhiệt cụ thể của chất lỏng cao hơn nhiều so với không khí, có thể hấp thụ và tiêu tan nhiệt nhanh hơn và giữ thiết bị ở nhiệt độ hoạt động thấp hơn. Do đó, tấm làm mát chất lỏng có hiệu quả tiêu tan nhiệt cao hơn làm mát bằng không khí và phù hợp cho các ứng dụng có mật độ công suất cao hơn.

2. So sánh kháng nhiệt và hiệu quả dẫn nhiệt

Sự kháng nhiệt của hệ thống làm mát không khí là lớn, và hiệu quả trao đổi nhiệt giữa radiator và không khí là hạn chế.

Kháng nhiệt của tấm làm mát chất lỏng là thấp, và tiếp xúc trực tiếp giữa chất làm mát và bề mặt tiêu tan nhiệt làm cho việc dẫn năng lượng nhiệt nhanh hơn, đảm bảo rằng thiết bị có thể hoàn thành chuyển nhiệt trong một thời gian ngắn và cải thiện khả năng tiêu tan nhiệt của hệ thống.

3. So sánh kích thước thiết bị và sử dụng không gian

Hệ thống làm mát bằng không khí thường đòi hỏi các radiator lớn và nhiều quạt để cải thiện hiệu ứng tiêu tan nhiệt, nhưng điều này sẽ làm tăng kích thước của thiết bị và dẫn đến giảm việc sử dụng không gian. Đặc biệt trong các ứng dụng hạn chế không gian như máy chủ mật độ cao, trạm cơ sở 5G và hệ thống quản lý pin xe điện, làm mát bằng không khí thường không thể đáp ứng nhu cầu.

Các tấm làm mát chất lỏng có cấu trúc nhỏ gọn và khả năng tiêu tan nhiệt mạnh mẽ, có thể tiết kiệm không gian thiết bị một cách hiệu quả và có thể được tùy chỉnh theo cấu trúc thiết bị, phù hợp với các bố trí phức tạp khác nhau.

4. So sánh tiêu thụ năng lượng và tiếng ồn

Làm mát bằng không khí dựa vào quạt để làm việc. Quạt tốc độ cao tiêu thụ rất nhiều điện và tiếng ồn được tạo ra bởi quạt trong khi hoạt động là lớn, ảnh hưởng đến sự thoải mái môi trường tổng thể của thiết bị.

Dòng chảy chất làm mát của các tấm làm mát lỏng thường dựa vào các hệ thống bơm công suất thấp, có thể giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng và có tiếng ồn hoạt động cực kỳ thấp. Nó phù hợp với các cảnh có yêu cầu tiếng ồn cao như trung tâm dữ liệu và thiết bị y tế.

5. So sánh độ tin cậy và chi phí bảo trì

Quạt làm mát bằng không khí dễ bị tích tụ bụi, ảnh hưởng đến hiệu quả tiêu tan nhiệt và yêu cầu làm sạch và bảo trì thường xuyên. Ngoài ra, như các thành phần cơ học, quạt có vấn đề mài mòn, ảnh hưởng đến độ tin cậy lâu dài của hệ thống.

Hệ thống tấm làm mát chất lỏng thường sử dụng làm mát vòng kín. Thiết kế không quạt làm giảm nguy cơ hỏng cơ khí, và chất làm mát được lưu thông trong một thời gian dài, với yêu cầu bảo trì thấp, làm giảm đáng kể chi phí bảo trì và tỷ lệ hỏng thiết bị.

2. Ứng dụng tấm làm mát chất lỏng trong thiết bị điện tử công suất cao

1. Trung tâm dữ liệu và tính toán hiệu suất cao (HPC)

Các trung tâm dữ liệu hiện đại thực hiện các nhiệm vụ tải trọng cao như điện toán đám mây, trí tuệ nhân tạo và phân tích dữ liệu lớn, và mật độ năng lượng của máy chủ và cụm GPU tiếp tục tăng lên. Các giải pháp làm mát bằng không khí truyền thống khó kiểm soát hiệu quả nhiệt độ, trong khi các tấm làm mát lỏng có thể kiểm soát chính xác nhiệt độ chip, giảm quá nóng và giảm tần số và cải thiện hiệu quả tính toán. Đồng thời, các giải pháp làm mát chất lỏng có thể giảm tiêu thụ năng lượng quạt, giảm PUE (hiệu quả sử dụng năng lượng) của trung tâm dữ liệu, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.

2. Xe điện (EV) và thiết bị năng lượng mới

Gói pin xe điện và hệ thống điện tử điện đòi hỏi sự tiêu tan nhiệt hiệu quả để duy trì tuổi thọ pin và sự ổn định của hệ thống. Các tấm làm mát chất lỏng được sử dụng rộng rãi trong hệ thống quản lý pin xe điện (BMS), biến tần và thiết bị sạc để đảm bảo rằng các thành phần công suất cao hoạt động an toàn trong điều kiện khắc nghiệt.

3. Thiết bị y tế

Thiết bị y tế như MRI, máy quét CT và thiết bị trị liệu laser có yêu cầu cực kỳ cao về kiểm soát nhiệt độ. Các tấm làm mát chất lỏng có thể cung cấp các giải pháp tiêu tan nhiệt ổn định để đảm bảo rằng thiết bị hoạt động với độ chính xác cao trong một thời gian dài và cải thiện an toàn của bệnh nhân.

4. Tự động hóa công nghiệp và điện tử điện

Các tấm làm mát chất lỏng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử công suất cao như biến tần công nghiệp, mô-đun IGBT và thiết bị cắt laser, cung cấp cho họ các giải pháp quản lý nhiệt hiệu quả và cải thiện độ bền thiết bị và ổn định làm việc.

5. Hàng không vũ trụ và quốc phòng

Hệ thống điện tử hàng không vũ trụ, vệ tinh, radar và máy tính quân sự cần hoạt động ổn định trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt. Khả năng tiêu tan nhiệt hiệu quả của tấm làm mát chất lỏng làm cho chúng trở thành một lựa chọn lý tưởng cho làm mát điện tử hàng không vũ trụ, cải thiện độ tin cậy thiết bị và hiệu quả hoạt động.

So với làm mát bằng không khí truyền thống, tấm làm mát chất lỏng vượt trội về hiệu quả tiêu tan nhiệt, tiêu thụ năng lượng, khối lượng, tiếng ồn và chi phí bảo trì, và đặc biệt phù hợp cho các thiết bị điện tử mật độ công suất cao. Với sự phát triển của các ngành công nghiệp như máy tính hiệu suất cao, trí tuệ nhân tạo, xe điện và tự động hóa công nghiệp, công nghệ làm mát chất lỏng sẽ tiếp tục được tối ưu hóa và trở thành một giải pháp quản lý nhiệt chính thống trong tương lai.