Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего создали инновационную систему охлаждения, призванную значительно повысить энергоэффективность центров обработки данных и высокопроизводительных электронных устройств.
В основе этого нового подхода лежит использование специально разработанной волокнистой мембраны, которая естественным образом отводит тепло за счёт испарения. Она представляет собой эффективную и энергосберегающую альтернативу традиционным методам охлаждения, таким как вентиляторы, радиаторы и жидкостные насосы, а также потенциально позволяет сократить расход воды, использование которой характерно для многих существующих систем.
По мере того, как искусственный интеллект (ИИ) и облачные вычисления продолжают расти, растет и спрос на обработку данных, и тепло, которое ее сопровождает. В настоящее время на охлаждение приходится до 40% от общего энергопотребления центра обработки данных. Если нынешний рост сохранится, то к 2030 году мировой спрос на энергию для охлаждения может увеличиться более чем в два раза.
Разработанная система испарительного охлаждения может помочь замедлить эту тенденцию. Она работает с использованием недорогой волокнистой мембраны, состоящей из бесчисленного множества взаимосвязанных микроскопических пор, которые за счёт капиллярного эффекта втягивают охлаждающую жидкость на свою поверхность. Когда жидкость испаряется, она отводит тепло от расположенной под ней электроники без необходимости в дополнительной энергии. Мембрана расположена над микроканалами, по которым подаётся жидкость, что позволяет эффективно отводить тепло от расположенных ниже компонентов.
«По сравнению с традиционным воздушным или жидкостным охлаждением, испарение позволяет отводить больший тепловой поток, затрачивая при этом меньше энергии», — говорит Ренкун Чен, профессор кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего, который руководил проектом вместе с профессорами Шэнцяном Цаем и Абхишеком Саха с той же кафедры. Соавторами исследования являются аспирант в области машиностроения и аэрокосмической техники Тяньши Фэн и научный сотрудник Юй Пэй, оба из исследовательской группы Чена.
При тестировании с переменными тепловыми потоками мембрана показала рекордную производительность. Она справлялась с тепловыми потоками, превышающими 800 Вт на квадратный сантиметр, — это один из самых высоких показателей, когда-либо зафиксированных для такого типа систем охлаждения. Она также показала стабильную работу в течение нескольких часов.