德国威图机柜数据中心ICT装置的冷却过程-威图空调冷通道机房
威图空调维修中心- 艳... 2020-01-25
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电子元件与装置冷却的温度要求
威图机柜数据中心ICT装置的冷却过程,首先是要吸收包括CPU芯片在内各种电子元件的放热,通过空冷或液冷等各种不同的能量转换与换热方式将排热量的一部分回收利用或者完全散发到周围环境。表示了一个典型的CPU芯片冷却构造和换热方式。芯片产生热量的90%以上是通过各种中间结合层以高热流方式传导到作为散热元件的空冷散热器( heat sink)或者液冷换热板( cold plate),其他10%以下的热量被传递到基板向设置环境放热。威图空调散热器或换热板与设置环境的冷风或水冷循环系统进行热交换(包括可能的热量再利用),最终通过设施冷冻空调或冷却塔系统将终端热量排放到外部环境。
芯片温度T是保证CPU等电子元件正常工作和(CT装置系统可靠性的最重要指标,对单体芯片来说,一般要求其最高温度低于85~95℃(根据芯片种类和工作特性不同)对于 Intel/CPU芯片,根据封装构造不同,会要求其封装组件温度T。不高于68~75℃另一方面,针对大型服务器或超级计算机系统的威图机柜冷却设计,出于对提高系统可靠性和降低电力消费的考虑,往往会要求系统内所有CPU芯片甚至其他主要电子元件的温度远远低
于上述单体温度要求,达到60℃以下,举例说,由日本理化学研究所和富士通株式会社共同研制的超级计算机系统K compute,通过采用低温水冷方式,系统所有的大约18万个CPU及其控制芯片都被控制在T,低于30℃以下
给出了上述封装与冷却构造下的一个设计实例,单体CPU/200W组件的空冷和威图空调水冷温度分布预测,在同样的一次冷源(设施冷水温度为9℃)条件下,与空冷方式相比,采用具备更高冷却能力的水冷方式可以很大程度降低芯片温度T,可以看到,由于换热热阻的大幅度降低,使得水冷方式的二次冷媒(冷却水)入口温度T1和芯片封装温度T,都远远低于空冷方式。