Tauchkühlung für Rechenzentren

Bei der Tauchkühlung werden elektronische Bauteile direkt in eine nicht leitende Flüssigkeit als Wärmeträger gegeben. Die Wärme wird von den Bauteilen direkt an die Wärmeträgerflüssigkeit abgeleitet, während in herkömmlichen Kühlsystemen die Wärmeabfuhr ein mehrstufiger Prozess über Wärmeleitmittel, Luft, Wärmetauscher und Arbeitsmedien ist. Tauchkühlung vereinfacht das thermische Konzept und führt Wärme effizienter ab.

Bei der Auswahl eines Arbeitsmediums sollten zahlreiche Faktoren einbezogen werden. 3M Novec High-Tech Flüssigkeiten bieten wesentliche Vorteile gegenüber anderen flüssigen Dielektrika, einschließlich Mineralöl. Novec Flüssigkeiten sind nicht entflammbar und nicht brennbar. Darüber hinaus eignen sie sich aufgrund ihrer Siedepunkte und thermischen Stabilität auch für zweiphasige Tauchkühlprozesse. Wartung und Instandhaltung werden vereinfacht, da die Elektronik sauber und trocken aus der Novec Flüssigkeit kommt.

Tauchkühlsysteme sind typischerweise wartbar und Hot-Swap-fähig ausgelegt, aber auch auf Dichtheit angelegt. Die von 3M empfohlenen Verfahren und der Bezug der Systeme von autorisierten 3M OEM-Partnern für Tauchkühlung stellen sicher, dass allenfalls unbedeutende Mengen an Flüssigkeit freigesetzt werden.

Proprietäre Systeme für Server und Mechanik, die auf dieser Technologie basieren, sind bereits erhältlich. Weitere befinden sich in der Entwicklung.

Die zweiphasige passive Tauchkühlung steigert die Wärmeableitfähigkeit exponentiell durch Sieden und Kondensieren der Novec High-Tech Flüssigkeit. An diesem einfachen Verfahren sind nahezu keine beweglichen Teile beteiligt.
 

• Elektronikkomponenten werden in ein elektrisch nicht leitendes Bad in einem zugänglichen, dichten Behälter gegeben.
• Die von der Komponente erzeugte Wärme lässt die Flüssigkeit sieden, verdampfen und im Behälter nach oben steigen.
• Der Dampf kondensiert am Behälterdeckel oder einer Kondensationsschlange und regnet zurück in das Bad. Der Kreislauf wiederholt sich.
• Die Novec High-Tech Flüssigkeit ist in direktem Kontakt mit den Elektronikkomponenten und übertrifft die Wärmeübertragungsleistung von Siedewasser

Bei der Ein-Phasen-Tauchkühlung hat die Flüssigkeit einen höheren Siedepunkt und bleibt während des ganzen Prozesses in ihrer flüssigen Phase.
 

• Elektronikkomponenten werden in ein elektrisch nicht leitendes Bad in einem zugänglichen, dichten Behälter gegeben.
• Der Chip gibt Wärme an die Flüssigkeit ab.
• Oft werden Pumpen eingesetzt, um die erhitzte Flüssigkeit einem Wärmetauscher zuzuführen, wo sie gekühlt und wieder in das Bad zurückgegeben wird.
• In dieser Anwendung können auch 3M™ Fluorinert™ Elektronik Flüssigkeiten eingesetzt werden.

So vielfältig die Herausforderungen und Methoden im Wärmemanagement sind, so vielseitig können die Novec Flüssigkeiten für unterschiedliche Lösungskonzepte genutzt werden. Eine Herausforderung stellt sich beispielsweise bei der Direct-to-Chip-Wasserkühlung (D2C) aufgrund des Leckagerisikos und der Schwierigkeit, mehrere Prozessoren im selben Kreis kühlen zu können. 3M Novec High-Tech Flüssigkeiten überzeugen bei diesen Anwendungen.

Die einzigartigen Eigenschaften von 3M Novec High-Tech Flüssigkeiten können vielseitig für Lösungskonzepte im Wärmemanagement genutzt werden. Eine Herausforderung stellt sich beispielsweise bei der Direct-to-Chip-Wasserkühlung (D2C) aufgrund des Leckagerisikos und der Schwierigkeit, mehrere Prozessoren im selben Kreis kühlen zu können. Novec High-Tech Flüssigkeiten bieten bei diesen Anwendungen viele Vorteile, wie zum Beispiel die Temperaturgleichheit aller Prozessoren:

• Wärmeübertragungsleistung ist vergleichbar mit oder besser als Wasser (im zweiphasigen Verfahren)
• Elektrisch nicht leitendes Arbeitsmedium, daher kein Schadensrisiko bei Leckage
• Alle Prozessoren in einem Kreis werden, unabhängig von der Zahl der Knoten, auf derselben Temperatur gehalten