Vantagens da gestão térmica das placas de refrigeração líquida

Em dispositivos eletrônicos de alta potência, a gestão da dissipação de calor é um fator-chave que afeta o desempenho, a estabilidade e a vida útil do dispositivo. A densidade de energia nos campos de computadores, centros de dados, fontes de energia industriais, veículos de nova energia e equipamentos médicos continua a aumentar e o resfriamento a ar tradicional gradualmente não conseguiu atender às necessidades de dissipação eficiente do calor. Placa fria líquida (LCP), como uma solução eficiente de dissipação de calor, tornou-se gradualmente a escolha principal em dispositivos eletrônicos de alta potência com seu excelente desempenho de gerenciamento térmico, eficiência de dissipação de calor e vantagens de poupança de energia.

Comparação entre placas de refrigeração líquida e refrigeração a ar

1. Comparação da eficiência de dissipação de calor

Refrigeração de ar: depende da convecção de ar e tem capacidade limitada de dissipação de calor

O resfriamento a ar depende principalmente dos ventiladores para conduzir o fluxo de ar para transferir o calor gerado pelo equipamento eletrônico para o ambiente circundante através de dissipadores de calor. Sua capacidade de dissipação de calor é limitada pela capacidade de calor e condutividade térmica do ar, especialmente no caso de alta densidade de potência ou alta temperatura ambiente, a eficiência de dissipação de calor do ar é muito menor do que a do resfriamento líquido.

Disipação de calor da placa de refrigeração líquida: condução eficiente do calor através da circulação do refrigerante

A placa de refrigeração líquida usa um refrigerante com excelente condutividade térmica (como água, solução de etilenglicol, fluido dielétrico, etc.) para fluir através de um tubo fechado para remover o calor. A capacidade térmica específica do líquido é muito maior do que a do ar, o que pode absorver e dissipar calor mais rápido e manter o equipamento a uma temperatura de funcionamento mais baixa. Portanto, as placas de resfriamento líquido têm maior eficiência de dissipação de calor do que o resfriamento a ar e são adequadas para aplicações com maior densidade de potência.

2. Comparação da resistência térmica e eficiência da condução térmica

A resistência térmica do sistema de arrefecimento de ar é grande e a eficiência da troca de calor entre o radiador e o ar é limitada.

A resistência térmica da placa de refrigeração líquida é baixa e o contato direto entre o líquido de refrigeração e a superfície de dissipação de calor torna a condução de energia térmica mais rápida, garantindo que o equipamento possa completar a transferência de calor em pouco tempo e melhorar a capacidade de dissipação de calor do sistema.

3. Comparação do tamanho do equipamento e utilização do espaço

Os sistemas de arrefecimento a ar geralmente requerem grandes radiadores e múltiplos ventiladores para melhorar o efeito de dissipação de calor, mas isso aumentará o tamanho do equipamento e levará a uma diminuição na utilização do espaço. Especialmente em aplicações com espaço limitado, como servidores de alta densidade, estações base 5G e sistemas de gerenciamento de baterias de veículos elétricos, o resfriamento a ar muitas vezes não pode atender às necessidades.

As placas de refrigeração líquida têm uma estrutura compacta e uma forte capacidade de dissipação de calor, que pode economizar espaço no equipamento e pode ser personalizada de acordo com a estrutura do equipamento, adequada para vários layouts complexos.

4. Comparação de consumo de energia e ruído

Os ventiladores de alta velocidade consomem muita eletricidade e o ruído gerado pelos ventiladores durante a operação é grande, afetando o conforto ambiental geral do equipamento.

O fluxo de refrigerante das placas de refrigeração líquida geralmente depende de sistemas de bomba de baixa potência, que podem reduzir significativamente o consumo de energia e ter ruído de operação extremamente baixo. É adequado para cenas com requisitos de alto ruído, como centros de dados e equipamentos médicos.

5. Comparação de confiabilidade e custos de manutenção

Os ventiladores de arrefecimento a ar são propensos ao acúmulo de poeira, o que afeta a eficiência de dissipação de calor e requer limpeza e manutenção regulares. Além disso, como componentes mecânicos, os ventiladores têm problemas de desgaste, o que afeta a confiabilidade a longo prazo do sistema.

Os sistemas de placas de refrigeração líquida geralmente usam refrigeração de circuito fechado. O design sem ventilador reduz o risco de falha mecânica e o líquido refrigerante é circulado por um longo tempo, com baixos requisitos de manutenção, o que reduz muito os custos de manutenção e as taxas de falha do equipamento.

2. Aplicação de placas de refrigeração líquida em equipamentos eletrônicos de alta potência

1. Centros de dados e computação de alto desempenho (HPC)

Os centros de dados modernos carregam tarefas de alta carga, como computação em nuvem, inteligência artificial e análise de big data, e a densidade de energia dos servidores e clusters de GPUs continua a aumentar. As soluções tradicionais de resfriamento a ar são difíceis de controlar efetivamente a temperatura, enquanto as placas de resfriamento líquido podem controlar com precisão a temperatura do chip, reduzir o sobreaquecimento e a redução da frequência e melhorar a eficiência da computação. Ao mesmo tempo, as soluções de resfriamento líquido podem reduzir o consumo de energia do ventilador, reduzir o PUE (eficiência de uso de energia) dos centros de dados e economizar energia e proteger o meio ambiente.

2. Veículos elétricos (EV) e equipamentos de nova energia

Os pacotes de bateria de veículos elétricos e os sistemas eletrônicos de potência exigem uma dissipação eficiente de calor para manter a vida útil da bateria e a estabilidade do sistema. As placas de refrigeração líquida são amplamente usadas em sistemas de gerenciamento de baterias de veículos elétricos (BMS), inversores e equipamentos de carregamento para garantir que os componentes de alta potência operem com segurança em condições extremas.

3. Equipamento médico

Equipamentos médicos como ressonância magnética, scanners CT e dispositivos de terapia a laser têm requisitos extremamente elevados para o controle de temperatura. As placas de refrigeração líquida podem fornecer soluções estáveis de dissipação de calor para garantir que o equipamento opere com alta precisão por um longo tempo e melhore a segurança do paciente.

4. Automação industrial e eletrônica de potência

As placas de refrigeração líquida são amplamente usadas em dispositivos eletrônicos de alta potência, como inversores industriais, módulos IGBT e equipamentos de corte a laser, fornecendo-lhes soluções eficientes de gerenciamento térmico e melhorando a durabilidade do equipamento e a estabilidade de trabalho.

5. Aeroespacial e Defesa

Sistemas eletrônicos aeroespaciais, satélites, radares e computadores militares precisam funcionar de forma estável em condições de temperatura extrema. A capacidade eficiente de dissipação de calor das placas de resfriamento líquido torna-as uma escolha ideal para resfriar eletrônica aeroespacial, melhorando a confiabilidade do equipamento e a eficiência operacional.

Em comparação com o resfriamento a ar tradicional, as placas de resfriamento líquido são superiores em termos de eficiência de dissipação de calor, consumo de energia, volume, ruído e custos de manutenção, e são particularmente adequadas para dispositivos eletrônicos de alta densidade de potência. Com o desenvolvimento de indústrias como computação de alto desempenho, inteligência artificial, veículos elétricos e automação industrial, a tecnologia de resfriamento líquido continuará a ser otimizada e se tornar uma solução de gerenciamento térmico convencional no futuro.