Zapomnij o pompach i wentylatorach. To pasywne chłodzenie bije rekordy

Na rynku chłodzenia wysokowydajnych układów pojawił się nowy, bardzo ambitny projekt, który może wywrócić dotychczasowe schematy stosowane w centrach danych. Zespół badawczy złożony z naukowców Duńskiego Instytutu Technologicznego oraz firmy Heatflow zaprezentował pasywną chłodnicę wykonaną w technologii druku 3D, zdolną do odbierania nawet 600 W mocy cieplnej bez użycia wentylatorów, pomp ani jakichkolwiek elementów mechanicznych. 

Choć projekt powstał z myślą o centrach danych i rosnących potrzebach obliczeniowych sektora AI, nietrudno wyobrazić sobie dalszy rozwój tej koncepcji w kierunku stacji roboczych czy nawet komputerów klasy desktop, jeśli skala i koszty produkcji okażą się wystarczająco atrakcyjne.

600 W bez ani jednego wentylatora

Już same deklarowane parametry budzą respekt. Pierwotne założenia projektu mówiły o rozpraszaniu 400 W ciepła, co samo w sobie było wynikiem trudnym do osiągnięcia w pełni pasywnym układzie. Testy prototypu przyniosły jednak znacznie lepsze rezultaty, podnosząc realną wartość do poziomu 600 W. Taki skok względem pierwotnych założeń stawia nową konstrukcję w zupełnie innej lidze niż większość obecnie dostępnych rozwiązań pasywnych.

Co istotne, nie jest to demonstrator laboratoryjny oparty na egzotycznych materiałach czy skomplikowanych sztuczkach inżynieryjnych. Z zewnątrz konstrukcja wygląda jak klasyczny radiator przeznaczony do współpracy z układem chłodzącym, pozbawiony wszelkich elementów ruchomych.

Termosyfon zamiast pomp i rurek

Sercem projektu jest dwufazowy termosyfon. Czynnik roboczy odparowuje w dolnej części układu, odbierając ciepło bezpośrednio z chipa, po czym para unosi się ku górze, gdzie następuje jej skraplanie. Skroplony czynnik wraca następnie do dolnej strefy wyłącznie pod wpływem grawitacji. Cały obieg odbywa się w zamkniętej strukturze, bez wsparcia pomp czy dodatkowych systemów sterowania.

Radiator widoczny na udostępnionych materiałach ma zostać połączony z chłodnicą w sposób pozwalający na efektywną wymianę ciepła, zachowując pełną pasywność całego rozwiązania. W praktyce oznacza to minimalne ryzyko awarii wynikających z zużycia mechanicznego.

Ciepło, które da się wykorzystać

Jednym z najbardziej interesujących aspektów projektu są temperatury pracy. Według dostępnych informacji ciecz opuszczająca układ osiąga od 60 do 80 stopni Celsjusza. Taki zakres otwiera drogę do wtórnego wykorzystania energii cieplnej w sieciach grzewczych lub instalacjach odzysku ciepła, coraz częściej wdrażanych przy dużych centrach danych.

W porównaniu z tradycyjnymi systemami chłodzenia, które odprowadzają ciepło przy znacznie niższych temperaturach, nowe rozwiązanie lepiej wpisuje się w strategie poprawy efektywności energetycznej i redukcji strat.

Druk 3D i ekologia w jednym projekcie

Zastosowanie technologii druku 3D przynosi dodatkowe korzyści produkcyjne. Chłodnica powstaje z jednego rodzaju materiału, przy bardzo niskim poziomie odpadów. Taki model wytwarzania upraszcza proces recyklingu i sprzyja skalowaniu produkcji bez istotnego wzrostu kosztów środowiskowych.

Twórcy projektu zwracają również uwagę na niższe temperatury samego chipa w porównaniu z klasycznymi konstrukcjami. W dłuższej perspektywie może to przełożyć się na wydłużenie czasu eksploatacji akceleratorów obliczeniowych, szczególnie w zastosowaniach AI, gdzie wysoka gęstość mocy i obciążenia termiczne pozostają jednym z głównych problemów infrastrukturalnych.

Zaskakująco niski koszt przełomu

Równie interesujący jak sama technologia okazuje się budżet projektu. Całość prac zamknęła się w kwocie 10 milionów koron duńskich, co odpowiada około 1,56 miliona dolarów lub 1,34 miliona euro. Jak na badania nad nową klasą chłodzenia dla centrów danych jest to suma zaskakująco niewielka.