Способ управления температурным режимом силовой электроники
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого запатентовал технологию охлаждения силовой электроники, которая позволяет обойтись без насосов и вибраторов, уменьшить шум и сделать системы с погруженным в жидкость оборудованием более надежными.
Серверы, станции для искусственного интеллекта и силовые преобразователи в энергетике сегодня греются как мощный обогреватель: без эффективного охлаждения такая техника быстро теряет ресурс и может просто выйти из строя. Поэтому по всему миру набирает популярность иммерсионное охлаждение, когда электронику не обдувают воздухом, а погружают в специальную непроводящую жидкость, которая в разы лучше отводит тепло.
Новая технология, запатентованная СПбПУ, относится к двумерному, «кипящему» варианту такого охлаждения: при нагреве жидкость вокруг компонентов закипает, пар поднимается вверх, унося тепло, а затем снова превращается в жидкость. До сих пор для управления потоками использовали активные устройства – насосы, вибрационные элементы, миниатюрные вентиляторы. Они создают шум, усложняют конструкцию и со временем изнашиваются.
Инженеры Политеха предложили иной подход: вместо набора движущихся деталей задействовать пассивный элемент – неподвижную «стенку» рядом с ребристым радиатором, на который передается тепло от силового модуля. Простая на вид вставка задает нужное направление движению жидкости и пара: пузырьки пара отводятся вверх, а холодная жидкость сама «подтягивается» к наиболее горячим зонам.
За счет особой геометрии и расположения этой стенки удается разрушать паровую «шубу» на поверхности радиатора и ускорять теплообмен, не добавляя в систему ни одного лишнего моторчика. В экспериментах на модельной иммерсионной системе разработчикам удалось снизить температуру силового модуля примерно на 6 процентов – с 140 до 132 градусов, а также немного «играть» температурой без изменения нагрузки, просто меняя положение пассивного элемента.
Изобретение позволит строить более тихие и надежные системы охлаждения для высоконагруженной электроники: дата-центры, силовое оборудование в энергетике и транспорте. Меньше шума и вибраций, меньше подвижных деталей, меньше рисков внезапного отказа – все это упрощает обслуживание и снижает стоимость владения такими установками в течение всего срока службы.
Иммерсионное охлаждение рассматривается как один из ключевых способов снижения энергозатрат и шумовой нагрузки в крупных центрах обработки данных. Новое решение СПбПУ добавляет к этому тренду еще один важный аргумент: даже сложные двухфазные системы можно сделать конструктивно простыми и в то же время управляемыми, используя продуманную пассивную гидродинамику вместо «зоопарка» насосов и вибраторов.
Подробнее в опубликованном патенте № 2 864 505 на сайте ЦИСиТТ.
