Con el continuo aumento en el consumo de energía de los dispositivos electrónicos, el enfriamiento por aire tradicional se ha vuelto gradualmente difícil de satisfacer los requisitos de disipación de calor de escenarios de aplicaciones como la computación de alto rendimiento, centros de datos, vehículos eléctricos y estaciones base 5G. La tecnología de enfriamiento líquido se ha convertido en un medio importante para resolver el problema de disipación de calor de los dispositivos electrónicos debido a sus características de conducción térmica eficientes. Este artículo explorará los principios básicos de la tecnología de refrigeración líquida y su aplicación en campos como centros de datos, vehículos eléctricos y estaciones base 5G.
La tecnología de refrigeración líquida utiliza refrigerante (como agua desionizada, aceite de refrigeración o líquido fluorado) como medio de transferencia de calor para eliminar rápidamente el calor generado por el equipo a través de la alta capacidad térmica y la alta conductividad térmica del líquido. El sistema de refrigeración líquida generalmente incluye una bomba de circulación de refrigerante, un intercambiador de calor, una tubería de refrigerante y un componente de disipación de calor, que puede lograr un control de temperatura eficiente y estable.

En comparación con el enfriamiento por aire, el enfriamiento líquido tiene las siguientes ventajas:
Mayor eficiencia de enfriamiento: La conductividad térmica del líquido supera mucho la del aire, lo que puede reducir más eficazmente la temperatura de funcionamiento de los equipos electrónicos.
Reducción del consumo de energía: el enfriamiento líquido puede reducir la demanda de ventiladores, reducir el consumo de energía del sistema de enfriamiento por aire y mejorar la relación de eficiencia energética (PUE).
Mejor utilización del espacio: sin la necesidad de diseño de conductos de aire a gran escala, el sistema de refrigeración líquida puede organizar el equipo de manera más compacta y mejorar la utilización del espacio de los gabinetes o salas de computadoras.
Reducir el ruido: Reducir la necesidad de funcionamiento del ventilador, haciendo que el equipo electrónico funcione más silencioso.
Aplicación de refrigeración líquida en centros de datos
1. Refrigeración líquida a nivel de rack
El calor generado por los servidores del centro de datos es extremadamente alto, y los métodos tradicionales de enfriamiento por aire no pueden disipar el calor de manera eficiente. La tecnología de enfriamiento líquido a nivel de rack logra la disipación del calor a nivel de chip del servidor a través de placas de enfriamiento líquido, enfriamiento de microcanales y enfriamiento por inmersión directa. El PUE de los centros de datos refrigerados por líquido generalmente se puede reducir a menos de 1,1, lo que mejora en gran medida la eficiencia energética.
2. Enfriamiento líquido de inmersión directa
La tecnología de refrigeración líquida por inmersión sumerge directamente servidores o módulos de computación en refrigerante aislante, y el refrigerante elimina el calor a través de convección natural o circulación forzada. Este método puede reducir el espacio ocupado por el sistema de enfriamiento por aire y prolongar la vida útil del equipo. Se utiliza ampliamente en centros de computación de alto rendimiento (HPC) y supercomputación.
3. Beneficios de ahorro energético de los centros de datos
La tecnología de refrigeración líquida no solo reduce el consumo de energía de disipación de calor, sino que también reduce la carga de aire acondicionado, lo que reduce en gran medida las emisiones de carbono de los centros de datos. Al mismo tiempo, el sistema de recuperación de calor residual puede transferir calor a otros usos, como la calefacción de edificios, para mejorar la eficiencia de reutilización de energía.
Aplicación de refrigeración líquida en vehículos eléctricos
1. Sistema de refrigeración líquida de batería
La batería es el componente principal de los vehículos eléctricos, y su control de temperatura afecta directamente a la duración y la vida útil. El sistema de batería refrigerado por líquido utiliza refrigerante para circular entre los módulos de la batería para asegurar el equilibrio de temperatura de las células de la batería y evitar que el sobrecalentamiento cause degradación del rendimiento.
2. Enfriamiento líquido de motores y sistemas de control
Los componentes principales como los motores e inversores de los vehículos eléctricos generan mucho calor cuando funcionan a altas velocidades. El sistema de refrigeración líquida reduce efectivamente la temperatura del motor y mejora la estabilidad y eficiencia del sistema de accionamiento eléctrico a través de la combinación de refrigerante y radiador.
3. Ventajas de seguridad del enfriamiento líquido
En comparación con el enfriamiento por aire, el enfriamiento líquido puede reducir el riesgo de fuga térmica causada por el sobrecalentamiento de la batería y mejorar la seguridad general de los vehículos eléctricos. Además, la solución de enfriamiento líquido puede adaptarse a una gama más amplia de condiciones climáticas para garantizar que la batería pueda mantener un funcionamiento eficiente en entornos extremos.
Aplicación de refrigeración líquida en estaciones base 5G
1. Desafío del consumo de energía de las estaciones base 5G
Debido a la aplicación de la tecnología MIMO de alta frecuencia y a gran escala, el consumo de energía de las estaciones base 5G es mucho mayor que el de las estaciones base 4G, lo que conduce a un rápido aumento de la temperatura interna del equipo de estaciones base. Los sistemas de enfriamiento por aire tradicionales son difíciles de satisfacer las necesidades de funcionamiento estable a largo plazo de los equipos 5G.
2. Solución de enfriamiento líquido a nivel de gabinete
La tecnología de enfriamiento líquido se puede utilizar en armarios de estaciones base. Las placas de enfriamiento líquido o tubos de enfriamiento se utilizan para contactar directamente con los chips del núcleo y el equipo de amplificador de potencia para mejorar efectivamente la eficiencia de disipación de calor, de modo que las estaciones base puedan continuar operando de manera estable en entornos de alta temperatura.
3. Optimización del consumo de energía de la estación base
El consumo de energía de funcionamiento de las estaciones base 5G es relativamente alto. El uso de tecnología de enfriamiento líquido puede reducir significativamente la demanda de uso de acondicionadores de aire de estación base, reducir el consumo general de energía y mejorar la eficiencia energética de la estación base.
La tecnología de refrigeración líquida, con sus excelentes capacidades de disipación de calor, ha demostrado un gran potencial de desarrollo en campos de aplicaciones de alta potencia como centros de datos, vehículos eléctricos y estaciones base 5G. Con el continuo avance de la ciencia y la tecnología, la tecnología de refrigeración líquida desempeñará un papel más importante en el futuro, ayudando a los equipos electrónicos a desarrollarse en una dirección más eficiente y respetuosa con el medio ambiente.