محلول الملح يبرد أجهزة الكمبيوتر ويعزز الأداء.. أكثر كفاءة وأقل تكلفة

اكتشف الباحثون في جامعة سيتي في هونج كونج، سر اتباع نهج أكثر كفاءة، وأقل تكلفة للحفاظ على برودة أنظمة الكمبيوتر الضخمة: فقط أضف الملح.

أحد المخاوف المتزايدة في مجال الحوسبة هو الكمية الهائلة من الحرارة المتولدة في صفائف الكمبيوتر العالمية المتزايدة باستمرار والتي تنتج أكثر من 2 زيتابايت في الأسبوع.

وتترك مثل هذه القدرة المعالجة الضخمة بصمة كربونية هائلة. يستخدم مقدمو الخدمات السحابية التجارية التبريد تتطلب مليارات الجالونات سنويًا للحفاظ على درجات الحرارة المثالية.

وفقا لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الصحافة القارئ، تمثل عمليات التبريد أكثر من 40% من استخدام الكهرباء، يمكن لمركز بيانات واحد أن يستهلك نفس كمية الكهرباء التي يستهلكها 50 ألف منزل.

كتب عالم الأنثروبولوجيا ستيفن جونزاليس مونسيرات في مقال نشره معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا العام الماضي “ونتيجة لذلك، تتمتع السحابة الآن ببصمة كربونية أكبر من صناعة الطيران “.

تحسين تكنولوجيا تبديد الحرارة

ابتكر وي وو، الأستاذ في كلية الطاقة والبيئة بجامعة هونج كونج، نظامًا مع العديد من زملائه يعمل على تحسين تكنولوجيا تبديد الحرارة الحالية.

في ورقة بحثية نشرت في 31 أكتوبر في مجلة Device ، وصف ووعملية يعتمد فيها الماء المحتوي على ملح بروميد الليثيوم على التبخر وإعادة الامتصاص لإبقاء درجات الحرارة منخفضة.

وقال وو إن العملية عبارة عن “استراتيجية إدارة حرارية سلبية تعتمد على امتصاص الرطوبة من المحاليل الملحية المسترطبة من خلال غشاء واقي يسمح فقط لبخار الماء بالمرور”.

يتم وضع الغشاء المسامي في هيكل يمنع أي محلول مالح من ملامسة مكونات الكمبيوتر، يقوم المشتت الحراري بتوجيه الحرارة المتراكمة بعيدًا عن الأجهزة الإلكترونية الحساسة.

قارن هذه العملية بالطبيعة

وقال وو، في ورقته البحثية، “التبريد السلبي المغلف بغشاء وممتص للرطوبة من أجل الإدارة الحرارية للإلكترونيات عالية الأداء ومنخفضة التكلفة للغاية وطويلة الأمد”، إن الجهاز “يمكنه استعادة قدرته على التبريد تلقائيًا وبسرعة عن طريق الامتصاص بخار الماء من الهواء خلال ساعات الراحة”، وقارن هذه العملية بالطبيعة، حيث تنظم الثدييات درجة حرارة الجسم عن طريق التعرق وإعادة الترطيب.

توفر القدرة العالية على امتصاص الرطوبة والتكلفة المنخفضة للمياه المعالجة ببروميد الليثيوم ميزة واضحة على استراتيجيات التبريد المنافسة باستخدام الهلاميات المائية والأطر المعدنية العضوية.

تتطلب هذه الأنظمة معدلات تجديد تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب تجديدًا نشطًا لإمدادات المياه.

وقال وو: “على النقيض من ذلك، فإن الأملاح غير العضوية الاسترطابية، مثل LiCl وLiBr، تظهر نتائج واعدة في معالجة هذه المشكلات بسبب قدرتها العالية للغاية على امتصاص الرطوبة والتكلفة المنخفضة”.

تكلفة قياسية عالية

ومن خلال تطبيق العملية على جهاز كمبيوتر واحد، قام الباحثون بقياس تحسن في الأداء بنسبة تزيد عن 32%، وقالوا أيضًا إن العملية اكتملت “بتكلفة قياسية عالية”.

وأوضح الباحثون “قد يؤدي سوء الإدارة الحرارية إلى تراكم هائل للحرارة داخل الأجهزة الإلكترونية، مما يؤدي إلى فقدان الوظائف، وفي النهاية فشل الجهاز”، “لقد أثبتنا أن الإستراتيجية المقترحة قادرة على توفير قدرة تبريد مستقرة طويلة الأمد دون تسرب المحلول أو التآكل، والتي يمكن أن تمنع ارتفاع درجة حرارة السخان الذي تمت محاكاته بفعالية تكلفة قياسية عالية مقارنة بالسخان الحديث. استراتيجيات التبريد السلبية.”

وقال وو إن استراتيجية التبريد فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتطوير بشكل كبير، و”يمكن أن تكون مفيدة لمختلف تطبيقات التبريد مع القليل من الحواجز التكنولوجية”.