施耐德电气推出《智算中心液冷架构探讨》白皮书

全球正在掀起一场关于AI算力的“竞赛”，越来越多的智算中心正在加速部署：截止2023年底，国内智算中心项目为128个；与此同时，2024年共有39个智算中心项目已投产。IDC也预计：到2026年，中国智能算力规模将进入每秒十万亿亿次浮点（ZFLOPS）级别，达到1271.4EFLOPS。

在智算中心“如火如荼”的部署之时，如何“制冷”却是建造与运维中不可绕开的难题：随着人工智能服务器集群所带来的高功率散热挑战迅速提升，传统风冷散热所能提供的制冷支持也愈发“捉襟见肘”，AI智算中心正在上演一场“冰与火之歌。”

综合考量性能、成本、应用场景，智算中心液冷架构该怎么选择？施耐德电气推出《智算中心液冷架构探讨》白皮书，为你挑选更适合的智算中心液冷架构提供“解题思路”。

Part 01

分析题干·液冷架构的关键要素是？

当我们谈到“液冷架构”，我们往往在谈什么？其关键要素又是什么？AI 服务器的液冷方式主要有冷板式液冷和浸没式液冷，虽然二者在生态系统上有些微差异，但却有着共通的三大要素——

服务器内部的热捕捉

CDU类型

将热量排至室外环境的方法

数据中心液冷架构简化视图

服务器内的热捕获简单来说就是通过冷却液把热量从IT组件上“抽出来”，虽然“热捕获”这一要素是液冷架构的重要组成部分，但后两个要素才是真正考察的“重难点”。

Part 02

拆解考点·“种草”的CDU如何选？

考点一：冷却分配单元（CDU）——

掌握给IT系统分配制冷量的“大权”，就像“智能空调管家”。但想挑选一名合适的“管家”并不简单，除了温度控制、流量控制、压力控制、流体处理、热交换和隔离这五大基本功能，CDU还有众多其他具体属性，细看下来实在让人焦头烂额！

此时我们可以用到“控制变量法”，通过确定两大CDU的关键属性以简化决策流程，实现“公式活用”。

01 热交换类型：                    

液体-空气（L2A）：“捉住”IT组件中的热量后，直接排放到数据中心的空气中

液体-液体（L2L）：“捉住”IT组件中的热量后，排放到设施内的水系统“改造”

除了这两种主流的热交换类型，还有制冷剂-空气（R2A）、制冷剂-液体（R2L）、液体-制冷剂（L2R）、制冷剂-制冷剂（R2R）等共计6种热交换类型。

02 CDU的容量和尺寸外形   

机柜内安装式：顾名思义，将CDU安装在机柜内并为单个机柜提供制冷；通常分为20-40kW和40-80kW两种容量。

落地式：类似“中央空调”为多个机柜提供制冷，通常与液冷IT机柜相邻；根据热交换类型的不同，其功率可达约60 kW或从300 kW到1MW以上不等。

Part 03

拆解考点·把热量排出去总共分几步？

考点二：将热量排至室外——

在“热量大扫除”后，收集到的余热该如何处理？在家中，扫出来的垃圾可以直接扔进垃圾桶，但对于精巧的数据中心而言，将热量排至室外可就没那么简单了。常见的“解题思路”有3种——

液-气热交换：将热量直排IT机房的空气中（闭环式局部散热）

液-液热交换：热量排到设施系统现有回路的水中进行循环降温

设计专用散热系统：为智算中心的液冷系统设计建设独立散热系统

液冷架构散热的简化视图

虽然看起来这三种热量排放方式效率不同，但其实它们各有所长，需要根据不同的数据中心液冷改造环境综合考虑才能更好地“发散余热”。

Part 04

分步求解·举一反三部署液冷“尖子生”

智算中心的液冷架构实际部署不能仅仅考虑数据计算，还需要统筹考虑现有制冷基础设施兼容性、部署规模、部署速度、能效等实际要素，举一反三才能为这道“应用题”给出“满分答卷”。

常见的液冷架构，包括散热方法和CDU类型

正因如此，在梳理清晰“CDU类型”和“将热量排放到室外”这两大考点之后，施家通过排列组合给出了智算中心液冷架构业内常见“例题”的“分步求解思路”。

01 先选散热方法：                    

又是“液-气热交换”、又是“液-液热交换”、又是新建散热系统，到底什么散热方法适合我？万变不离其宗，遵循自身对于改造规模、成本和效率的综合需求即可“对号入座”——

例如，如果现有机房规模较小或需要快速部署液冷架构，则可以选择基于现有散热系统的空气直排方式；如果需要部署大规模液冷服务器，则需要根据是否拥有冷机、成本如何等要素再考虑是否新建专用散热系统。

02 再挑CDU的容量和外形尺寸：

CDU的选择更加简单，总结起来便是3个关键词：“看速度”“看空间”“看规模”——机柜部署需求较少或需要更高部署速度时，机柜内安装式CDU更佳；IT机柜内空间相对不足或部署数量需求较大，则落地式CDU更是“明智之选”。

兵马未动，粮草先行——

人工智能算力竞争进入白热化，配套的制冷、管理、可持续性等“后备”力量至关重要。凭借在数据中心制冷领域多年的经验与创新的解决方案，施家有信心并致力于为伙伴提供更加高效、绿色、前瞻性的服务，为AIGC时代的数字化基座提供更多先进力量。