سرمایش ایمرسیون چیست و کاربرد آن در مزارع ماینر بیت کوین

سرمایش ایمرسیون

سرمایش ایمرسیون با عنوان سرمایش با استفاده از مایعات نیز شناخته می‌شود. در این روش اجزاء و قطعات کامپیوتر یا کل سیستم آن در مایع سرمایشی غوطه ور می‌شوند. این مایع سرمایشی نوعی رسانای سرمایشی دی الکتریک است. سرمایش ایمرسیون یا سرمایش غوطه وری یک روش شایع سرمایشی است که برای خنک کردن قطعات بزرگی که وظیفه‌ی انتقال و توزیع نیرو را دارند به کار برده می‌شود. برای نمونه به منظور خنک کردن مبدل‌ها یا ترنسفورماتورها از روش سرمایش غوطه وری استفاده می‌گردد. امروزه از این فن‌آوری سرمایشی برای خنک کردن سخت افزارهای آی تی نیز بهره برده می‌شود. امروزه سرمایش ایمرسیون به یک روش سرمایشی پرکاربرد در مراکز فناوری اطلاعات و داده‌ها تبدیل شده است. برای مثال از سرمایش ایمرسیون برای خنک کردن مزارع بیت کوین می‌توان بهره گرفت.

در روش سرمایش ایمرسیون برای خنک کردن سخت افزارهای آی تی یا سرورها نیازی به بکار گیری فن‌های سرمایشی نیست و از مایع سرمایشی برای خنک نگه داشتن قطعات سخت افزار بهره برده می‌شود. مایع سرمایشی به کار رفته در این روش نباید خاصیت رسانایی الکتریکی داشته باشد. به این ترتیب مایع سرمایشی در عملکرد عادی سخت افزار مشکلی ایجاد نخواهد کرد. در صورتی که مایع سرمایشی دارای اندکی خاصیت رسانایی الکتریکی باشد، باید قسمت‌هایی از سخت افزار را که در مقابل جریان الکترومغناطیسی آسیب پذیر هستند، عایق بندی کرد. به عنوان مثال  CPU از جمله قطعاتی است که در صورت استفاده از مایع سرمایشی رسانای جریان الکتریسیته، حتماً باید مجهز به عایق بندی مناسب باشد. به علت امکان آسیب پذیری قطعات سخت افزار، بهتر است مایع سرمایشی دی الکتریک بوده و خاصیت رسانایی جریان الکتریکی نداشته باشد.

شیوه‌ی خنک کردن قطعات سخت افزاری با استفاده از روش سرمایش ایمرسیون

در روش سرمایش ایمرسیون، گرما به صورت مستقیم از منبع تولید گرما به سیال مایع انتقال پیدا می‌کند. روش دیگری نیز وجود دارد که در آن برای خنک کردن قطعات آنها را در آب غوطه ور می‌کنند. اما آب به دلیل رسانای الکتریکی بودن به قطعات الکترونیکی آسیب وارد می‌کند و در صورت استفاده از مایع آب قطعات حتماً باید مجهز به عایق بندی باشند. مایع به کار رفته در روش سرمایش ایمرسیون رسانای الکتریکی نیست. خاصیت نارسانا بودن را می‌توان در چهار گروه از مایعات یافت. این مایعات شامل آب دیونیزه، روغن مینرال، سیالات فلوروکربن، و مایعات سینتتیک یا مایعات ترکیبی و مرکب از مواد مصنوعی هستند.

درگذشته به کارگیری سیستم‌های سرمایشی ایمرسیون بسیار هزینه‌بر بود، چرا که مایعات نارسانای جریان الکتریکی قیمت بالایی داشتند. اما امروزه قیمت مایعاتی که دارای خاصیت نارسانا بودن جریان الکتریکی هستند، تعدیل پیدا کرده است و بهره گیری از سیستم‌های خنک کننده‌ی ایمرسیون در سرمایش صنعتی به اندازه‌ی گذشته گران و پر هزینه نیست. مایعات مختلفی برای به کارگیری در روش سرمایش ایمرسیون وجود دارند. در این میان روغن‌های مبدل حرارت و دیگر روغن‌های قابل استفاده در سرمایش قطعات الکتریکی از مناسب‌ترین سیالات سرمایشی در روش سرمایشی ایمرسیون هستند.

روش‌های سرمایش ایمرسیون

با توجه به ویژگی‌ها و خصوصیات خنک کننده، می‌توان روش‌های سرمایش ایمرسیون را به دو نوع اصلی تقسیم بندی کرد. هر کدام از این روش‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای خود را دارند. شما می‌توانید با توجه به نیازهای سرمایشی و نوع فرآیند مورد نظرتان، روش سرمایشی مناسب را انتخاب کرده و نسبت به خرید سیستم سرمایشی مناسب اقدام نمایید. در ادامه‌ی مطلب شما را با دو روش اصلی سرمایشی ایمرسیون آشنا خواهیم کرد.

روش سرمایش ایمرسیون تک فاز

ماده‌ی خنک کننده‌ای که در روش سرمایشی تک فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد، هرگز تغییر حالت نمی‌دهد. این مایع هرگز به جوش نیامده یا یخ نمی‌زند. این ماده در هر شرایطی در حالت مایع باقی می‌ماند. مایع خنک کننده توسط پمپ به سمت مبدل حرارت جریان پیدا کرده و در این مرحله گرما به مایع خنک انتقال داده می‌شود. در این روش از “حمام باز” استفاده می‌شود، چرا که احتمال تبخیر مایع خنک کننده وجود ندارد یا بسیار کم است.

روش سرمایش ایمرسیون دو فاز

روش سرمایش ایمرسیون دو فاز با عنوان روش سرمایش تبخیری یا روش جوشاندن سیال نیز شناخته می‌شود. در روش سرمایشی دو فاز مایعی که برای خنک کردن از آن استفاده می‌شود، به نقطه‌ی جوش می‌رسد. به همین علت سیال خنک کننده در دو حالت مایع و گاز قرار می گیرد. این سیستم از گرمای نهان (انرژی گرمایی) که همان گرمای مورد نیاز برای تغییر حالت سیال از مایع به گاز است، بهره می‌برد. مایع خنک کننده در دمای جوش یا دمای اشباع باقی می‌ماند. انرژی گرمایی انتقال یافته از منبع گرما (قطعات سخت افزاری) به مایع خنک کننده، باعث به جوش آمدن، تبخیر و تبدیل مایع به حالت گاز می‌شود. سپس گاز به سمت بالای استخر حاوی مایع خنک کننده به حرکت در آمده و و با کندانسوری که از دمای جوش مایع خنک‌تر است برخورد می‌کند. برخورد گاز با کندانسور خنک باعث می‌شود که گاز دوباره به حالت مایع بازگردد. سپس قطرات مایع به داخل استخر حاوی مایع خنک کننده باریده می‌شوند.

مشکلات سرمایش ایمرسیون

در روش سرمایش دو فاز یا حتی گاهی در روش سرمایش تک فاز، تبخیر مایع می‌تواند موجب بروز مشکلاتی شود. در صورت تبخیر مایع خنک کننده لازم است حمام مایع را پر کنید. نکته‌ای که وجود دارد این است که خنک کننده های دو فاز بسیار گران هستند. همچنین اثرات جانبی فرآیند تبخیر مایعات به کار رفته در روش سرمایش دوفاز بر سلامت انسان بررسی و اثبات نشده است.

برخی از خنک کننده‌های ایمرسیون از مایعات ترکیبی دی الکتریکی استفاده می‌کنند که انحصارا برای به کار گیری در سرمایش ایمرسیون طراحی و تولید شده‌اند. در تولید این مایعات از موادی استفاده می‌شود که کم‌ترین آسیب را به محیط زیست وارد کنند. سیستم های سرمایش ایمرسیون برای خنک کردن مراکز داده‌ها و اطلاعات به کار برده می‌شوند. در برخی موارد امکان جابجایی مرکز داده به مناطق جغرافیایی با آب و هوای سرد نیست. برای مثال ممکن است سیاست‌های امنیتی منطقه، اجازه‌ی تاسیس مرکز داده یا مزرعه‌ی ماینر را در تنها محدوده‌ی معینی صادر کند. در این شرایط برای خنک نگه داشتن مرکز می‌توان از سیستم‌های سرمایشی ایمرسیون بهره برد. در مزارع استخراج بیت کوین دمای نامناسب می‌تواند منجر به کندی یا از کار افتادن سیستم‌ها شود. به همین علت سرمایش مناسب در این مراکز از اهمیت بالایی برخوردار است.

منبع: submer