פתרונות תרמיים חדשים של צלחת קר אנרגיה
במערכת סוללות, רדיאטור מתכת המתאים למילוי מגע עקיף בנוזל עבודה מקורר נוזלי נקרא קירור נוזלי. לוחות מקוררים בנוזל הם בדרך כלל לוחות מתכת או צינורות שחולצו או מוטבעים מכלי השחזה מסגסוגת אלומיניום, אשר מרותכים ויוצרים. ישנם שלושה סוגי ריתוך לצלחות מקוררות נוזל: הלחמה, ריתוך בחיכוך והלחמה ללא הלחמה.
תהליך ההלחמה נמצא בשימוש נרחב בריתוך רדיאטור רכב מסורתי. הוא משתמש בחומר הלחמה נוזלי כדי להרטיב את חומר הבסיס, למלא את פער הממשק ולהתפזר עם חומר הבסיס כדי לחבר את החלקים המרותכים. יתרון הריתוך הוא בכך שהוא יכול לרתך מבנים מורכבים, ועובי החלקים המרותכים יכול להיות דק מאוד. ריתוך בחיכוך הוא תהליך ריתוך המנצל את החום הנוצר מהתנועה ההדדית והחיכוך בין ראש הריתוך לחזית הקצה של חלק העבודה כדי להשיג מצב תרמופלסטי בסוף. סוג זה של ריתוך דורש מחומר העבודה להיות בעל חוזק מספיק. הלחמה ללא חומרים מפותחת על בסיס הלחמה, וניתן למזער את העובי והמשקל של החלקים המרותכים.
טכנולוגיית קירור נוזלים כוללת בעיקר שלושה סוגים: קירור נוזלי פלטה קרה, קירור נוזלי טבילה וקירור נוזל בהתזה. קירור נוזלי פלטה קרה היא שיטה שבה החום ממרכיבי חימום גבוהים כמו שבבי שרת מועבר בעקיפין לנוזל דרך הפלטה הקרה לצורך פיזור חום, בעוד שרכיבי חימום נמוך עדיין מקוררים באמצעות קירור אוויר. קירור נוזל טבילה הוא כאשר השרת שקוע לחלוטין בנוזל הקירור
החום שנוצר על ידי גוף החימום מועבר ישירות לנוזל הקירור, אשר מתפזר באמצעות זרימת המחזור או שינוי שלב עיבוי האידוי של נוזל הקירור. ביניהם, זרימת המחזור של נוזל הקירור היא קירור נוזל טבילה חד פאזי, ושינוי שלב עיבוי האידוי של נוזל הקירור הוא קירור נוזל טבילה בשינוי פאזה. השליטה בקירור נוזלי טבילה בשינוי פאזה מורכבת יותר ודורשת דרישות גבוהות יותר. קירור נוזלי מסוג תרסיס היא שיטת קירור על ידי ריסוס ישיר של נוזל קירור על יחידות חימום כגון שבבים, ופיזור חום באמצעות העברת חום הסעה. נכון לעכשיו, קירור נוזלי צלחת קרה וקירור נוזל טבילה חד פאזי הם הצורות העיקריות.
במגמת התפתחות השבבים, צריכת החשמל של עיצוב שבב TDP ממשיכה לעלות, כאשר צריכת חשמל בודדת מגיעה ל-350W ויחידה מגיעה אפילו ל-500W, שתמשיך לגדול בעתיד. נכון לעכשיו, טכנולוגיות שונות לקירור נוזלים יכולות לענות על צרכי פיזור החום של שבב לטווח ארוך בעתיד, ויש עוד מקום לשיפור. לדוגמה, קירור נוזלי בצלחת קרה יכול להפחית את ההתנגדות התרמית למגע, עיצוב מיקרו-ערוץ יכול לחזק את העברת החום, וטבילה וקירור נוזל בהתזה יכולים לשפר את שדות הזרימה.
לגבי בחירת נוזל קירור, קיימות אופציות בענף כמו תמיסת אתילן גליקול 25%, תמיסת פרופילן גליקול, מים מופחתים וכו'. הריכוז של 25% אינו ערך קבוע, ויכול להיות בין 20% ל-30%. הריכוז לא צריך להיות גבוה מדי, מה שמשפיע על ביצועי הזרימה ופיזור החום של נוזל העבודה. זה גם לא צריך להיות נמוך מדי, וזה לא יכול למלא תפקיד באנטיפריז ובעיכוב חיידקים. כאשר הריכוז הוא מעל 20%, לתמיסת אתילן גליקול ולתמיסת פרופילן גליקול יכולה להיות השפעה מעכבת מסוימת על מיקרואורגניזמים. למים דה-יונים יש ביצועי העברת חום טובים, מוליכות נמוכה במיוחד, תהליך הכנה בוגר, והם לא רעילים ובטוחים. זהו אחד מנוזלי הקירור האלטרנטיביים, אך יש לשים לב לתחזוקה של נוזל הקירור.
בעתיד, מהנדסי תכנון תרמי צריכים לתפוס במדויק את כיוון האבולוציה הטכנולוגית ולנהל באופן פעיל דיונים וניתוחים על יישומי קירור נוזלים. הדגישו פיתוח חדשני ודל פחמן, בצעו באופן פעיל מחקר וניסויי פיילוט של טכנולוגיית קירור נוזלי, ותספקו פתרונות תרמיים יעילים ויציבים לניהול תרמי אגירת אנרגיה.
