Komunikacije in podatkovna središča

Z napredkom 5G, računalništva v oblaku, umetne inteligence in velikih podatkov so se računske in prenosne obremenitve komunikacijske opreme ter podatkovnih centrov hitro povečale. Ker se gostota moči čipov nadaljuje z naraščanjem, je upravljanje toplote postalo ena od ključnih izzivov pri načrtovanju sistemov. To velja ne glede na to, ali gre za Module RF ojačevalnikov moči in optične module znotraj 5G baznih postaj ali pa procesorje CPU, GPU in preklopnike v podatkovnih središčih eR s, učinkovito toplotno upravljanje v omejenih prostorih je bistveno za zagotavljanje dolgoročne stabilne obratovanja. Neustrezno toplotno načrtovanje lahko povzroči previsoke temperature spojev naprav, kar vodi do poslabšanja zmogljivosti, povečane stopnje okvar, zmanjšanja življenjske dobe in celo izpadov sistema, kar povzroča znatne ekonomske izgube.

Tipični izzivi pri upravljanju s toploto za komunikacijsko opremo vključujejo: kompaktne oblike, visoko gostoto moči in omejen prostor za hlajenje; kompleksna okolja namestitve, kjer zunanjim baznim postajam grozijo ekstremni temperaturni cikli, padavine, prah in slana megla; zahtevo, da mora oprema baznih postaj delovati neprekinjeno brez prekinitve, kar zahteva zelo zanesljive rešitve za hlajenje brez vzdrževanja; skupaj s premisleki glede teže, stroškov in porabe energije, da se zmanjšajo skupni stroški lastništva (TCO) operaterjev. Podatkovna središča se soočajo z izzivi, kot so kompleksna organizacija zračnega toka znotraj omar, izraziti lokalizirani vroči točki in visoka poraba energije ventilatorjev, kar zahteva ravnovesje med toplotno učinkovitostjo in PUE (učinkovitost uporabe energije).

Za različne primere uporabe v telekomunikacijah in podatkovnih centrih je mogoče uporabiti več rešitev za upravljanje toplote. Za ojačevalnike moči 5G baznih postaj in AAU (Active Antenna Units) se pogosto uporabljajo toplotne cevi ali razpršilniki toplote v kombinaciji s toplotnimi grebenci z izdelanimi rebri. Ti hitro in enakomerno porazdelijo toploto čipa na rebra, ki jo nato odvajajo prek naravne konvekcije. Za zunanjne naprave z visoko močjo se lahko zasnujejo rebri iz litja ali monolitni toplotni grebenci iz litega kovinskega dela, pri čemer površinska anodizacija ali prevleke povečajo odpornost proti koroziji. V strežnikih podatkovnih centrov se običajno uporablja prisilno zračno hlajenje v kombinaciji s toplotnimi grebenci in ventilatorji, pri čemer so toplotni grebenci s popkovimi rebricami široko razširjeni zaradi svojega krožnega odvajanja toplote in visoke toplotne učinkovitosti. Pri računalništvu z visokimi zmogljivostmi (HPC) in AI učnih klasterjih so rešitve s tekočim hlajenjem vse bolj razširjene. Te uporabljajo hladilne plošče, ki toploto neposredno prenašajo v krožni tekočinski sistem, kar znatno zmanjša temperaturo spojine in porabo energije za delovanje ventilatorjev.