数据中心液冷需求、技术及实际应用

夏日炎炎，数据中心制冷技术全新升级，液冷散热，让服务器清凉一夏。本文将带您一起探索数据中心液冷需求、技术及实际应用。

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数据中心液冷需求

AI浪潮来袭，数据中心的服务器部署的更多了。服务器变得更强了，也更热了。有什么办法，给服务器“物理降温”吗？   根据国家对数据中心的节能要求，全国范围内新建数据中心要求PUE（Power Usage Effectiveness，电源利用效率）＜1.2，而传统的风冷制冷方式已经无法满足数据中心的散热需求，更加高效的液冷方案应运而生。特别在人工智能领域，随着AI智算的需求爆发，液冷方案已经成为AI数据中心的首选。

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数据中心液冷技术

液冷，顾名思义是利用液体冷却发热器件，达到制冷目的。在数据中心应用液冷技术，相较于传统风冷技术，具有以下突出优势：  

冷却效率高

从热学原理上来说，液体具有高导热、高比热容以及高相变潜热的特性，具有更高散热效率。同等条件下，水的比热容是空气的1000～3500倍，导热率是空气的15～25倍。  说明比热容则是指物质吸收或释放的热量与其温度变化之间的比值。潜热是指物质在相变过程（如冰化成水，水结成冰）中所吸收或释放的热量，当物质发生相变时，它吸收或释放的热量用于改变其状态而不是温度。

节能环保

在实际工程应用中，液冷系统中没有压缩机、风机等高耗电器件，仅需要水泵、传感器等少量耗电器件，能够显著降低PUE。  

稳定可靠

液冷系统中水泵、热交换器、管道等器件，易于维护，稳定可靠。     目前数据中心中液冷技术有直接式的和间接式液冷两种，其中直接式又分为浸没式和喷淋式两种。

 

冷板式液冷

好比睡凉席，通过冷板贴在发热器件上为发热器件散热。  

浸没式液冷

好比泡冷水澡，发热器件完全“泡”在冷却液中并通过直接接触热交换。  

喷淋式液冷

好比冲淋浴，通过喷淋冷却液方式为发热器件散热。  

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数据中心液冷方案

数据中心液冷整体解决方案通常包括冷却液、泵、热交换器、管道等。冷却液是液冷系统中的主要散热介质，通常采用水或其他冷却剂。泵用于将冷却液从一个位置输送到另一个位置。热交换器用于将热量从电子设备中转移到冷却液中。管道用于将冷却液输送到需要散热的电子设备中。  中兴通讯的冷板式液冷解决方案，包括室外冷源、EDU（External Distribution Unit，外部分配单元）、CDU（Cooling Distribution Unit，冷量分配单元）、一/二次侧管路、水处理装置（自动加药装置、定压补水装置）、液冷机柜、群控系统。

室外冷源

通常为闭式塔或干冷器，是液冷系统的外部冷量输入来源。  

EDU

位于室外冷源和CDU之间，是一次侧循环的核心部件。EDU可集成水泵、自动加药装置、定压补水装置和配套的控制传感设备到一个结构模块中。EDU通过内部的循环泵将一次侧低温工质输送到CDU，将CDU换热后的高温工质输送到室外冷源。EDU可根据CDU的负载变化自动调节一次侧的循环流量，满足CDU换热需求，实现节能控制。

 

一次侧管路

包括管路和相应阀门，一次侧管路采用环网结构。连接CDU和EDU。

CDU

位于EDU和液冷机柜之间，是二次侧循环的核心部件。CDU可集成换热器、水泵及配套的控制传感设备。CDU通过内部的循环泵将二次侧低温工质输送到液冷机柜，将液冷机柜换热后的高温工质输送到EDU。CDU可根据液冷机柜内服务器的负载变化自动调节二次侧的循环流量，满足服务器散热需求，实现节能控制。

 

二次侧管路

包括管路和相应阀门，二次侧管路采用环网结构。连接CDU和液冷机柜。

液冷机柜

为液冷系统定制的服务器机柜。由机柜结构件、manifold（分液器）、液冷软管、快速接头等组成。

 

群控系统

可对整个液冷系统进行统一监控，控制整个液冷系统的运行，实现整个系统的智能管理。  

自动加药装置

水处理装置可在线监测水质并根据水质变化向系统中自动补充药剂，保证水质符合系统运行指标要求。  

定压补水装置

定压补水装置可通过自动补水/排水维持压力在设定的范围内，保证管路压力稳定。    

        审核编辑：彭菁