Физики выяснили, что капельное охлаждение почти не спасает серверы от перегрева

Группа исследователей из Томского политехнического университета и Института теплофизики имени Кутателадзе проверила, насколько эффективно охлаждать нагретые элементы серверов с помощью одиночных капель воды. Оказалось, что при испарении таких капель температура поверхности падает всего на один-два градуса — этого недостаточно, чтобы предотвратить перегрев оборудования в дата-центрах.

Эксперимент проводился на специально созданной установке. Учёные использовали многослойную пластину из нержавеющей стали и меди, имитирующую элементы электронных систем. С помощью датчиков они фиксировали, как ведёт себя температура под каплей воды в момент её испарения. Результаты показали, что эффект локальный и кратковременный: капля охлаждает только небольшую область, а окружающий металл быстро возвращает тепло обратно.

Чтобы подтвердить наблюдения, специалисты рассчитали модель теплопередачи между жидкостью и нагретой поверхностью. Она показала, что в зоне контакта тепловой поток не успевает распределиться равномерно — охлаждение ограничивается микроскопическим слоем материала. Именно поэтому капельные системы не могут обеспечить полноценный теплоотвод при постоянной работе серверов и вычислительных узлов.

По словам профессора Семёна Сыродоя, проектирование охлаждающих систем на базе одного лишь капельного механизма не имеет смысла без комбинирования с другими технологиями, которые увеличивают площадь отвода тепла. Сейчас команда исследует гибридные варианты — например, сочетание капельного и распылительного охлаждения.