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高效节能液冷源技术

技术简介

      液冷源技术是利用冷却液体作为循环介质,实现对电子器件和设备内部高热流密度区域的热量导出及温度控制的最新技术。

      随着时代发展和科技进步,电子元器件的集成化程度越来越高,集成组件的热流密度显著地增加,功耗进一步提升,传统的冷却手段已不能满足现代和未来先进电子器件和设备(如高功率微波、毫米波器件、机载和星载电子设备、机房和数据中心通讯设备等) 的散热要求。液冷源技术已逐渐成为替代传统风冷方式的新型散热技术手段。液冷源散热结构简单紧凑,传热系数高,热导率可以达到传统风冷的20倍以上,且工作时带来的噪音也要明显小于风冷系统,常用于大功率、高热流密度电子设备的散热,已成为电子设备系统开发和应用中的一项关键技术。

      通信行业正处于飞速发展阶段,大规模刀片式服务器等技术的发展(超大规模、多点热源)给风冷的应用带来了新的挑战,为了解决高热密度机柜中的热点问题及节能目的,国外大部分数据中心已经开始转向到液体冷却了。最常用的液体冷却技术称为紧耦合制冷,需要用管道将冷冻液(通常为水或乙二醇)输送到高架地板之上或者直接把冷冻液输送到机柜内部,然后通过风和冷却液之间的热交换达到给机柜内部降温的目的。据统计,采用机房整体制冷的数据中心,尤其是那些为了应对高热密度不得不采用更大的柜式空调的数据中心,采用液体制冷可以节省40%的电耗。惠普、戴尔、IBM等IT行业巨头都在积极采用液体作为制冷剂的紧耦合制冷方式实现对数据中心机房的温度控制,以大大降低电能的消耗。中国移动、中国联通、中国电信已联合国内多个高校、科研院所与企业积极开展液冷技术在机房节能改造工程中的应用,并成功进行了工程示范和推广。

      在激光设备行业,必需把高能激光器产生的大量热能从激光器中带走,从而避免其中的一些关键零部件因过热而损坏。激光设备用液冷系统恰巧满足了这方面的需求,其可以确保激光器输出稳定波长的激光;提升系统的能源使用效率;获得期望的光束质量和降低激光设备的热压数值。

      在民用机械装备行业,液冷设备广泛应用于塑料加工机械成型模具冷却,能够大大提高塑料制品表面光洁度,减少塑料制品表面纹痕和内应力,从而极大地提高塑料成型机的生产效率;应用于数控机床、坐标镗床、磨床、加工中心、组合机床以及各类精密机床主轴润滑和液压系统传动媒的冷却,能够精确地控制油温,有效地减少机床的热变形,提高机床的加工精度。

      在芯片级冷却技术方面,将对流或蒸发式微流体冷却方法直接融入微芯片设计和封装中,开发芯片内和芯片间蒸发微流体冷却的基本构件,为电子器件探索创新的热管理技术,以帮助设计者减少器件尺寸、重量和功耗(SWaP),加快先进芯片集成的技术革新。

      本单位研制的液冷源设备重点突破了高效传热、高可靠性设计技术,逐步解决产业化前期的产品关键技术和制造工艺等关键问题。使产品可直接推向市场,引导军工高技术产业化发展,促进军工经济可持续发展。本项目研制的液冷源设备重量轻、体积小、效率高、可靠性强、价格适中,具有极大的市场应用前景。


    


          


技术指标

      主要技术指标如下:

      1)冷量:200W~3MW(可根据需要定制);

      2)控温精度:±0.1℃(可根据需要定制);

      3)供液温度:-30℃~50℃(可根据需要定制);

      4)工作环境温度:-45℃~+55℃。


技术特点

      本项目研制的液冷源设备具有以下技术特点及优势:

      1)结合高效传热技术、系统集成技术实现设计模块化、产品轻型化;

      2)采用精密控温技术,提高温控精度,满足高端电子装备的控温需求;

      3)进行系统集成优化应用技术研究,提升系统的可靠性,实现节能、稳定、高效。

      4)围绕解决高热流密度器件散热问题的目标,开展新型的强化散热技术研究,综合解决电子器件的冷却问题,提高装备和电子设备的可靠性。


预期效益

      本项目研制的液冷源具有优越的综合性能,是电子设备、机房和数据中心、先进工业装备等行业的最佳选择,可大大提升器件及设备的运行效率及可靠性。具有极大的市场应用前景。预计行业年需求超过200亿元。