Cold Plate-ontwerprichtlijn voor thermisch beheer van industriële energieopslag
In een batterijsysteem wordt een metalen radiator die geschikt is voor het vullen van indirect contact met vloeistofgekoelde werkvloeistof vloeistofkoeling genoemd. Vloeistofgekoelde platen zijn meestal metalen platen of buizen die zijn geëxtrudeerd of gestempeld uit slijpgereedschappen van aluminiumlegeringen, die zijn gelast en gevormd. Er zijn drie soorten lassen voor vloeistofgekoelde platen: hardsolderen, wrijvingsroerlassen en hardsolderen zonder soldeer.
Het soldeerproces wordt veel gebruikt bij het traditionele autoradiatorlassen. Het maakt gebruik van vloeibaar soldeermateriaal om het basismateriaal te bevochtigen, de interfaceopening te vullen en met het basismateriaal te diffunderen om de gelaste delen te verbinden. Het lasvoordeel is dat het complexe constructies kan lassen en dat de dikte van de gelaste onderdelen erg dun kan zijn. Wrijvingsroerlassen is een lasproces waarbij gebruik wordt gemaakt van de warmte die wordt gegenereerd door de onderlinge beweging en wrijving tussen de laskop en het kopvlak van het werkstuk om aan het uiteinde een thermoplastische toestand te bereiken. Bij dit type lassen moet het werkstuk voldoende sterkte hebben. Materiaalvrij hardsolderen is ontwikkeld op basis van hardsolderen en de dikte en het gewicht van de gelaste delen kunnen worden geminimaliseerd.
Vloeistofkoelingstechnologie omvat hoofdzakelijk drie typen: vloeistofkoeling met koude plaat, vloeistofkoeling met immersie en sproeivloeistofkoeling. Vloeistofkoeling met koude plaat is een methode waarbij de warmte van componenten met hoge verwarming, zoals serverchips, indirect via de koude plaat naar de vloeistof wordt overgebracht voor warmteafvoer, terwijl componenten met lage verwarming nog steeds worden gekoeld door luchtkoeling. Onderdompelingsvloeistofkoeling is wanneer de server volledig in de koelvloeistof is ondergedompeld
De door het verwarmingselement gegenereerde warmte wordt direct overgedragen aan de koelvloeistof, die wordt afgevoerd via de circulatiestroom of verdampingscondensatiefaseverandering van de koelvloeistof. Onder hen is de circulatiestroom van het koelmiddel eenfase-onderdompelingsvloeistofkoeling, en de verdampingscondensatiefaseverandering van het koelmiddel is faseveranderingsonderdompelingsvloeistofkoeling. De regeling van faseveranderings-immersievloeistofkoeling is complexer en vereist hogere eisen. Vloeistofkoeling van het spraytype is een koelmethode waarbij koelvloeistof direct op verwarmingseenheden zoals chips wordt gespoten en warmte wordt afgevoerd via convectieve warmteoverdracht. Momenteel zijn koudeplaatvloeistofkoeling en eenfasige immersievloeistofkoeling de belangrijkste vormen.
In de trend van chipevolutie blijft het energieverbruik van het TDP-ontwerp van de chip toenemen, waarbij een enkel energieverbruik 350 W bereikt en een enkele zelfs 500 W, wat in de toekomst zal blijven groeien. Momenteel kunnen verschillende vloeistofkoelingstechnologieën in de toekomst voldoen aan de langetermijnbehoeften op het gebied van warmteafvoer van chips, en er is nog ruimte voor verbetering. Vloeistofkoeling met koude platen kan bijvoorbeeld de thermische contactweerstand verminderen, microkanaalontwerp kan de warmteoverdracht versterken, en onderdompeling en sproeivloeistofkoeling kunnen stromingsvelden verbeteren.
Wat betreft de selectie van koelvloeistof zijn er opties in de industrie zoals 25% ethyleenglycoloplossing, propyleenglycoloplossing, gedeïoniseerd water, enz. De concentratie van 25% is geen constante waarde en kan tussen 20% en 30% liggen. De concentratie mag niet te hoog zijn, wat de stromings- en warmteafvoerprestaties van de werkvloeistof beïnvloedt. Het mag ook niet te laag zijn en mag geen rol spelen bij antivriesmiddelen en microbiële remming. Wanneer de concentratie hoger is dan 20%, kunnen de ethyleenglycoloplossing en de propyleenglycoloplossing een bepaald remmend effect hebben op micro-organismen. Gedeïoniseerd water heeft goede warmteoverdrachtsprestaties, ultralage geleidbaarheid, een volwassen bereidingsproces en is niet giftig en veilig. Het is een van de alternatieve koelvloeistoffen, maar er moet wel aandacht besteed worden aan het onderhoud van de koelvloeistof.
In de toekomst moeten thermische ontwerpingenieurs nauwkeurig de richting van de technologische evolutie begrijpen en actief discussies en analyses uitvoeren over vloeistofkoelingstoepassingen. Benadruk innovatieve en koolstofarme ontwikkelingen, voer actief onderzoek en pilotproeven uit op het gebied van vloeistofkoelingstechnologie en bied efficiënte en stabiele thermische oplossingen voor thermisch beheer van energieopslag.
