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生成式 AI 和 EV 电池:为什么选择液体冷却?

七月 13, 2023

生成式 AI 和 EV 电池:为什么选择液体冷却?

高性能人工智能 (AI) 和电动汽车 (EV) 电池等先进技术会消耗更多电量。更多的电力会产生更多的废热,以至于生成式人工智能和电动汽车电池创新者正在转向液体冷却。我们将探讨为什么液体冷却是本次对话的基本组成部分。

空气与液体的热容

在最基本的层面上,液体冷却比空气冷却具有更高的吸收热量的能力(Cp)。热容测量将质量(克)增加到特定温度(开尔文/摄氏度)所需的能量(焦耳)。在室温下:

水吸收的能量是空气的4倍,以提高相同的温度。

Cp 空气 = 1.0035 焦耳/克K

Cp水 = 4.1813 J/gK

Cp 乙二醇 = 2.36 J/gK

Cp 丙二醇 = 2.5 J/gK

更高的热容量=更高效,更高容量的冷却。

空气与液体的密度

液体比空气密度大得多。更高的密度意味着在规定的体积中有更多的液体质量比空气质量更多。比较空气与水的密度(ρ),水的密度比空气高。

在同一个空间里,水的质量是空气质量的829倍!另一种看待它的方式是,您需要 829 立方厘米的空气才能与 1 立方厘米的水重量相同。这就像一个与 9 个 12 盎司铝罐重量相同的游戏骰子。

空气密度 = 0.001204 克/厘米³

水的密度 = 0.9982067 克/厘米³

更大的密度 = 在规定的空间内具有更大的冷却能力。

更高的热容和密度协同工作

液体冷却的优势并非独立地来自其高热容或密度。结合这两种特性,液体成为强大的冷却解决方案。

大多数应用都受到可用于冷却的空间的限制。下面是一个示例:
我们将保持音量常量进行比较;为简单起见,假设我们有 100cm³。

  • 在 100cm³ 中,我们可以有 0.12 克空气或 99.8 克水。
  • 0.12克空气在增加1摄氏度之前可以吸收0.12焦耳的能量
  • 99.8克水在增加1摄氏度之前可以吸收417焦耳的能量

在相同体积下吸收的热量是其3000倍以上。

液体吸收的热量是与空气相同的空间内生成AI芯片和电动汽车电池的3000倍以上。

为什么液体冷却不用于所有事情?

液体冷却可以比空气冷却得更多、更快,但它也有其自身的挑战。空气很容易获得。空气只需要风扇、鼓风机、管道或空气挡板来控制流量。液体并非随处可见。液体冷却需要管道、歧管、泵和配件来循环液体。液体存在泄漏和水损坏风险,这可以通过智能传感器、软件和系统冗余来预防,但这会增加基础设施的复杂性。高密度也意味着与空气相比,液体更难移动。液体系统要么移动较慢,要么需要更强大的泵送系统。

当热需求超过空气冷却的可行性时,生成式 AI 和 EV 电池的创新者转向液体冷却。对更高性能的需求超过了液体的额外系统和基础设施复杂性。

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