Politecnico di Torino - Corso Duca degli Abruzzi, 24 - 10129 Torino, ITALY

+39 011 090 6100 info@tech-share.it

Sistema di raffreddamento e di recupero di energia

Efficentamento super calcolatoriESTECHRaffreddamento chipsRaffreddamento componenti elettroniciRecupero energia CPU

Introduzione

Il sistema, il cui acronimo EL-COOL sta per “Electronic Cooling system”, funziona come un ciclo di recupero del calore residuo. Due fluidi, idealmente dimetilsolfossido e acqua (l’uso di miscele diverse è possibile) vengono pompati separatamente attraverso uno scambiatore di calore montato sulla superficie inferiore di un chip elettronico, dove assorbono la quasi totalità dell’energia termica rilasciata dall’elettronica.

Caratteristiche Tecniche

I due fluidi vengono miscelati e, a causa della loro entalpia negativa di miscela-zione, la miscela risultante è a più elevata temperatura rispetto ai due singoli componenti. La miscela viene quindi raffreddata in una caldaia a recupero di un micro-ORC e i due fluidi vengono infine separati mediante una per evaporazione o un processo di filtraggio a membrana, per essere nuovamente pompati nel circuito di raffreddamento del chip. Lo scambiatore di calore e il miscelatore richiedono un’attenta progettazione e la loro termofluidodinamica è stata studiata in dettaglio. Sono state studiate/analizzate due diverse geometrie di micro-scambiatori di calore, e una serie di possibili geometrie ad alte prestazioni è stata sviluppata e testata per il mixer. Le prestazioni dell’ORC sono state ottimizzate in termini di densità di potenza utilizzando Camel-Pro, un simulatore di processo sviluppato in-house. Nella tecnica nota vengono utilizzati sistemi di raffreddamento a liquido, in particolare aria e configurazioni di schede a circuito stampato, che presentano una pluralità di condotti in cui viene iniettato un liquido refrigerante. Entrambe hanno come inconveniente un’inefficienza energetica ed una costruzione/gestione complessa.

Possibili Applicazioni

  • Raffreddamento di racks di CPU: workstations, super calcolatori, data centers, apparati elettronici ad alta densità di potenza.

Vantaggi

  • Svolgimento contemporaneo del recupero del calore disperso in elettricità utile e la riduzione della temperatura operativa dei chip elettronici;
  • Alta efficienza (elettricità generata circa il 12-15% del calore di scarto delle CPU);
  • Sigillabile e scalabile;
  • Condensatore raffreddato ad acqua situato fuori dal telaio del computer.