Исследователи, которые трудятся в одной из многочисленных лабораторий многоотраслевой американской корпорация General Electric (GE), разработали новую технологию охлаждения. В ее основе лежит специальный магнитный материал, через который проходит жидкий хладагент. Прорывная система охлаждения, на 20 – 30 процентов превосходящая современные аналоги в плане энергоэффективности, может оказаться внутри вашего холодильника уже к концу десятилетия. Кто знает, возможно, данная технология или еще более продвинутая вариация на ее тему найдет свое место и в индустрии ЦОД.
Справедливости ради стоит отметить, что идея охлаждения различных веществ с помощью магнитов не нова. Еще в начале 80-х гг. XIX века немецкий физик Эмиль Варбург заметил, что некоторые материалы способны изменять температуру при воздействии переменного магнитного поля: рассеивать тепло при намагничивании и накапливать его при размагничивании. Это физическое явление получило название магнитокалорический эффект (МКЭ). В 30-х гг. прошлого века исследователи предложили концепцию магнитного холодильника на основе данного эффекта, но в тот раз не удалось доказать целесообразность применения данной технология для создания промышленных или бытовых охладительных установок: рабочий диапазон температур был слишком низким.
Работа по созданию магнитных холодильников возносилась примерно тридцать лет назад. Интерес к данной концепции подогревался тем, что обычные системы охлаждения на основе фреона и компрессоров потребляют достаточно много электроэнергии, их сложно утилизировать, при этом хладагенты зачастую вредны для окружающей среды. В 1980-х исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL) в штате Нью-Мексико (США) успешно доказали возможность эффективного применения рассматриваемой технологии на практике. Тем не менее, в бытовые холодильники и промышленные охладительные установки она попасть снова не смогла, так как американские ученые в своих опытах использовали сверхпроводящие магниты, которые сами по себе должны охлаждаться до очень низких температур, в результате чего система получилась очень энергозатратной.
Команда инженеров GE, в которую вошли специалисты из США и Германии, начала трудится над решением вышеозначенной задачи около десяти лет назад. Плодом их работы стал каскад из специальных магнитных материалов. При переходе на каждую последующую ступень каскада температура немного понижается. Но после пяти лет работы они смогли добиться лишь незначительного снижения температуры проходящего через магниты хладагента. При этом инженер-конструктор GE Appliances Майкл Бенедикт описывал прототип как “огромную машину”.
Но спустя некоторое время состоялся самый настоящий прорыв, достичь которого удалось благодаря открытию ученых из работавшей параллельной исследовательской группы, специализировавшейся на материаловедении. Разработанный членами этой группы новый тип никель-марганцевого сплава позволяли обойти ряд ограничений и создать магнитный холодильник из 50 ступеней охлаждения, позволяющий снизить температуру протекающего через магниты жидкого хладагента на воды на целых 26,7 °C (80 °F). При этом достигается все это с помощью устройства, который все тот же Бенедикт сравнил по размеру “с корзиной для продуктов из супермаркета”. К слову, исследователи надеются уже в ближайшее время достичь падения температуры на 37,8 ° C (100 ° F) при сохранении низкого уровня энергопотребления.
В основе созданного специалистами GE прототипа лежат блоки с постоянными магнитами. Для создания переменного магнитного поля этим блокам придается возвратно-поступательное движение. Подобный подход позволяет добиться значительной экономии энергии, которая затрачивается на охлаждение. Будем надеяться, что вскоре инженеры разработают прототип компактного магнитного холодильника, который можно будет разместить внутри серверной системы. Следует отметить, что и у данной технологии есть один крупный минус: для придания жидкому хладагенту на основе воды магнитных свойств в него необходимо вносить парамагнитные металлические сплавы, что вряд ли понравится тем же экологам и им сочувствующим.
