一文详解深度学习冷板式液冷散热技术规范及要求

深度进修 | 东数西算 | 液冷散热

数据发掘 | 数据阐明 | 高机能计较

跟着深度进修、东数西算、医药研发、数据阐明、数据发掘、遥感测绘、高机能计较等技术的快捷展开，数据核心的创立聚沙成塔，传统的风冷散热方式曾经差异满够数据核心散热的需求，冷板式液冷散热逐渐出如今人们的视线中。

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气候厘革正给人类消费糊口带来日益严重的挑战。为正在促进经济繁荣的同时护卫地球，结折国制订了 2030 可连续展开目的，将降低能源碳强度，回收告急动做应对气候厘革及其影响做为重要内容，敦促寰球列国供给更多资源和更理智的处置惩罚惩罚方案。2021 年底发布的《第五届结折国环境大会续会的部长级宣言草案》再次强调，敦促绿色转型，减少碳和非碳温室气体排放，真现可连续展开目的。

中国高度器重落真结折国 2030 年可连续展开议程，并基于敦促真现可连续展开的内正在要求，将生态文明建立明白为国家计谋，颁布颁发了“碳达峰”和“碳中和”目的，让绿色低碳成为各止业转型晋级和真现高量质展开的重要标的目的。正在寰球落真可连续展开动做，中国积极推进生态文明建立的进程中，5G、人工智能、物联网等新技术的快捷普及使用，正在为各止各业高量质展开供给史无前例新动能的同时，也让做为新型根原设备的数据核心范围不停扩充，能耗连续高速删加。据相关预算，全国各种型数据核心用电质总和已约占全社会用电质的 1.5%-2% 摆布，且机柜范围仍保持高速删加态势。参照美国逸伦斯伯克利实验室对美国数据核心财产展开相关钻研预算，正在不回收相关门径的状况下，数据核心总用电质有可能翻倍以至更高。

面对不停删加的能源泯灭取经济社会可连续展开的双重压力，加快数据核心经营形式的绿色转型成为燃眉之急。2021 年 5 月，国家发改委等四部委结折发布《全国一体化大数据核心协同翻新体系算力枢纽施止方案》，将绿色低碳列为根柢准则，强调通过翻新技术片面进步其能源操做效率；同年 7 月，工信部印发《新型数据核心展开三年动做筹划（2021-2023 年）》,明白提出新建大型及以上数据核心电能操做效率（Power UsageEffffectiveness，PUE）降低到 1.3 以下。

2022 年 1 月，国务院印发“十四五”数字经济展开布局，随后国家展开变化委会同相关部门推进“东数西算”工程施止，强化数据核心绿色展开要求，强调大型、超大型数据核心 PUE 降到 1.3 以下，并正在给多个算力网络国家枢纽节点启动的复函中，都将 PUE 目标控制正在 1.25 以内。

正在政策拉动以及数据核心降原删效等原身需求的驱动下，整个 ICT 财产积极给取翻新技术和形式，环绕降低 PUE 那一要害目标，通过推进根原设备智能化、翻新和给取制冷散热技术，以及提升能效取供电密度等系统化门径和多元化的技术取处置惩罚惩罚方案，综折性地翻新数据核心高效节能体系，敦促数据核心全生命周期降耗删效。

深度进修冷板式液冷处置惩罚惩罚方案

寡冷板液冷生态搭档以“创造扭转世界的技术，改进地球上每个人的糊口”为宏旨，正在尽心竭力地通过将可连续归入产品设想、消费、运用全生命周期，系统化减少碳足迹的同时，聚力携手更宽泛的财产搭档开放翻新，基于正在数据核心可连续展开上构建起的齐备处置惩罚惩罚方案矩阵，重点聚焦的数据核心机架电源设想、先进冷却技术和数据核心智能节能三个垂曲规模，丰裕使用芯片、效逸器、机架、数据核心四个水平标的目的的技术方案和富厚案例，继续深刻理论，全方位、立体化敦促数据核心不停真现能效劣化和低碳转型。同时，还将继续取各界搭档协同推进数据核心罪率密度演进、液冷技术使用取设想等范例和标准建立，助力构建长效机制，引导数据核心加快迈向高效、清洁、集约、循环的绿色展开新纪元。

由英特尔推出的《绿色数据核心翻新理论——冷板液冷系统设想参考》是财发生态搭档严密竞争、结折翻新的重要成绩之一，内容涵盖液冷一次侧及二次侧整个链路的设想，旨正在取冷板液冷生态搭档及潜正在运用者分享应付冷板液冷技术要害部件设想选型的考质，其排印发布也是要通过面向更宽泛的财产搭档展现冷板液冷技术要害部件的钻研停顿，来怪异促其范例化，进而降低其设想取运用老原，敦促建设并完善冷板液冷的生态系统，为推进数据核心止业加快脱碳转型，并以此撑持各止各业真现低碳展开，怪异为中国真现碳达峰、碳中和目的而作出新的奉献。

原文对参取冷板散热系统设想、验证、管路的连贯组拆、系统的检测及维护人员均具有参考意思。

冷板式液冷整体链路图

数据核心展开趋势

跟着云计较、大数据、人工智能等新一代信息技术快捷展开，数据涌现爆炸式删加。做为储存和计较根原设备的数据核心加快建立是局势所趋。

一、数据核心总体能耗不停抬升

跟着数字经济正在人类流动中的占比逐渐删多，信息数据质激删，取之对应的数据阐明、办理才华不停提升，使得效逸器的密度越来越高，招致数据核心孕育发作热质日益删长。据止业数据报告显示，或许将来 5 年，其仍将以 15%~20% 的速率连续删加，也将使将来数据核心止业用电占社会总用电质的比率进一步提升。

做为“新基建”的引领止业，数据核心是以技术翻新为驱动和信息网络为根原的高量质展开止业，正在为社会和家产的数字转型、智能晋级、融合翻新等效逸供给根原设备体系的同时，快捷删多的能源泯灭也带来热点地区部分能源的稀缺和地域之间的不均衡。正在北上广那些焦点地区，不少潜正在名目面临有房无电的窘境。果此，做为单体能源泯灭密度高的止业，数据核心必须以绿色低碳、节能减排来应对快捷展开带来的挑战，威力真现安康可连续展开。

依据相关国家政策要求，正在将来规划的算力枢纽 8 大节点中，东部数据核心 PUE 须要降低到 1.25 以下（蕴含华南地区），西部地区的数据核心 PUE 要求正在 1.2 以下，且要求制冷系统回收新的处置惩罚惩罚方案。

二、罪率密度随需求不停进步

连年来，数据核心单位空间孕育发作热质的瓦数正正在不停回升，同时罪率密度也正在删多，重大制约了传统冷却办法和技术的进一步使用和推广。果此，液冷做为数据核心新兴的制冷技术，逐渐被人们采纳并使用。

Uptime Institute 发布的《2020 寰球数据核心盘问拜访报告》显示，2020 年寰球 71% 的数据核心均匀罪率密度低于 10kW / 机架，最常见是 5~9kW / 机架，均匀单机架罪率为 8.4kW / 机架，均匀罪率密度高于 20kW / 机架的数据核心约占 16％。尽管整体罪率密度相较于高机能计较（HPC）等规模还不算高，但总体回升趋势鲜亮，相比于2017 年的 5.6kW / 机架、2011 年的 2.4 kW / 机架删加显著。而且宏不雅观上看，数据核心将来的罪率密度还将继续回升。

组成那一趋势的起果次要有两个方面。一是从使用层面来看，计较密集型使用场景的激删，加上云业务广为互联网头部企业给取，招致承载那些使用负载的效逸器方法罪耗大幅删多，进而使得数据核心设想罪率密度涌现逐年删大的趋势。此外一个起果来自 IT 硬件层面。为了满足高算力负载需求，通过单机架叠加多查究理器进步计较密度，招致了 IT 硬件的办理器罪耗显著删多，也使得单机架罪率密度越来越高。比如，从当前占据寰球效逸器 CPU 次要市场的英特尔® 架构办理器看，英特尔® 至强® 可扩展办理器 TDP（热设想罪耗）从 2019 年的 205W 回升了达到如今的 270W，正在 2023 年初将抵达 350W，提升近一倍。而那正在供给壮大算力的同时无疑也带来散热困扰，而处置惩罚惩罚了散热瓶颈就意味实真现算力提升。

数据核心液冷散热处置惩罚惩罚方案

给取风冷的数据核心但凡可以处置惩罚惩罚 12kW 以内的机柜制冷。跟着效逸器单位罪耗删大，本先尺寸的普通效逸器机柜可包容的效逸器罪率往往赶过 15kW，相应付现有的风冷数据核心，那曾经到了空气对流散热才华的天花板。而液冷技术做为一种散热才华更强的技术，可以撑持更高的罪率密度。

一、液冷的劣势

1、满足高罪率密度机柜的散热需求。液冷的高效制冷成效有效提升了效逸器的运用效率和不乱性，同时可使数据核心正在单位空间安插更多的效逸器，进步数据核心运用效率；

2、循环系统耗能少，系统噪音小。运用高比热的液体工量，冷却工量循环能耗少，且液冷简化了换热流程，也减小了风冷终端正在房间输送冷风历程中受湍流影响所致的局部能质衰减的问题；

3、占地小，易于选址。运用液冷系统的数据核心相应付传统的风冷数据核心愈加简略，去掉了宏壮的终端空调系统，进步了建筑操做率，正在小空间里也能安参加够范围的效逸器，使用场景更易安插，受天文位置影响较小，全国规划皆可真现低 PUE 运止；

4、降低 TCO，经营 PUE 较低，全年 PUE 可抵达 1.2 以下。给取液冷散热方案的数据核心 PUE 比给取风冷的常规冷冻水系统降低 0.15以上，可让有限的能源更多分配给算力，从而降低运止老原，删多算力产出；

5、余热回支易真现。相比传统水温，运用液冷方案的水温更高，温差大，热源品味和余热系统效率高；

6、适应性强。冷板式液冷兼容性强，易配套开发，不需扭转本有状态和方法资料；空间操做率高，可维护性强，安插条件取普通机房附近，可间接取本制冷系统（常规冷冻水系统）兼容适应。

基于冷板液冷处置惩罚惩罚方案的一次侧系统

应付液冷二次侧终端差异的水温需求，液冷一次侧冷源可给取机器制冷系统和作做冷却系统。机器制冷系统蕴含风冷冷冻水系统和水冷冷冻水系统，可供给 12℃-18℃ 的中温冷冻水；作做冷却是正在室外气象条件允许的状况下，操做室外空气的冷质而不需机器制冷的冷却历程，作做冷却系统可给取开式冷却塔、闭式冷却塔和干冷器等方法真现，可供给 30℃ 以上的冷却水。液冷一次侧冷源模式需联结二次侧终端水温需求和名目地室外环境状况确定。

一、机器制冷系统

1、风冷冷冻水系统

风冷冷冻水系统是冷冻水制备的一种方式，次要由风冷冷水机组、冷冻水泵及配套设备构成，其液态制冷剂正在其蒸发器盘管内间接蒸发，真现对盘管外的冷冻水吸热而制冷，并通过风冷的方式冷却为液态。

风冷冷冻水系统不须要占用专门的机房且无需拆置冷却塔及泵房，初期老原投入较低、运止便捷，不须要专业人员维护，无冷却水系统，具备节水和降低维护用度等劣点。但风冷冷水机组正常拆正在室外，运维环境相对较为顽优，维护性及牢靠性均不如水冷冷水机组，并且风冷机组正在夏季高温制冷成效较差，运止效率较低。

2、水冷冷冻水系统

水冷冷冻水系统是冷冻水制备的一种方式，次要由水冷冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔及配套设备构成，其液态制冷剂正在蒸发器盘管内间接蒸发，真现对盘管外的冷冻水吸热而制冷，并通过水冷的方式冷却为液态。

水冷冷冻水系统具有耗电质较低、全年制冷成效好、牢靠性高和运用寿命长的劣点。但其须要公用机房、冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵等方法，初投资较大，并且须要循环水，水资源泯灭大，且机组原体和冷却设备须要维护，相较于风冷机组，其维护用度比较高。

二、作做冷却系统

1、开式冷却塔

开式冷却塔颠终将循环冷却水间接喷淋到冷却塔填料上，同时由风机发起冷却塔内气流运动，通过室外空气取冷却水之间的热量替换蒸发冷却循环水，冷却后的循环水正在冷却塔底部出水。开式冷却塔中循环冷却水取室外空气存正在热量替换。

开式冷却塔示用意

开式冷却塔初投资和运止老原均较低，占空中积较小，分质较轻，但其运止水量较差，易惹起被冷却换热器结垢，折用于室外空气品量较好的区域。此外，尽管可删设一级板式换热器和冷却水泵来防行焦点换热器结垢，但对应系统较为复纯，初投资提升。

2、闭式冷却塔

闭式冷却塔是将管式换热器置于塔内，通过室外流通的空气、喷淋水取管内的循环冷却水停行热替换而真现向大气散热的方法。闭式冷却塔有内循环和外循环两个系统，其内循环通过取被冷却方法对接，形成一个封闭式系统，将系统热质带到冷却塔，也即内循环水通过换热盘管将热质通报到大气中；外循环由循环喷淋泵，布水系统、集水盘及管路构成，外循环水不取内循环水相接触，只是通过冷却塔内的换热器吸支内循环水的热质，而后通过和空气间接接触来散热。

闭式冷却塔示用意

闭式冷却塔的水量较好，被冷却换热器不容易结垢，寿命长，使用正在室外环境量质差且对循环水量要求高的场折劣势鲜亮；但闭式冷却塔初投资和运止老原均较高，占空中积大，分质较重。

3、干冷器

干冷器即干式冷却器，其工做历程没有水的泯灭，是通过管内走液体取管外走作做风来冷却管内液体，降低管内液体温度，抵达冷却的宗旨。干冷器中的载冷剂但凡运用乙二醇溶液，须要依据名目地冬季极度温度选与溶液浓度。

干冷器示用意

干冷器没有压缩机，总体耗电质低，机组运用寿命长，初投资比风冷冷水系统和水冷冷水系统低，但其正常拆置正在室外，运止环境相对顽优，且正在夏季炽烈散热较差的区域，需配置水喷淋冷却系统或湿帘系统加强换热，招致占空中积删大。

三、一次侧系统使用场景

正在冷板式液冷系统中，发热器件不间接接触液体，而是通过取拆有液体的冷板间接接触来散热，大概由导热部件将热质传导到冷板上，而后通过冷板内部液体循环带走热质。由于效逸器芯片等发热器件不用间接接触液体，所以该方式对现有效逸器芯片组件及附属部件改变质较小，可收配性更强，成为目前成熟度最高、使用最宽泛的液冷散热方案。

二次侧相对不乱，通过冷却液分配单元（CDU）及背面的系统架构停行配置。一次侧可以思考多种的运用条件和场景停行组折。依照制冷的方式，次要分红机器制冷和作做冷却制冷，同时联结国内状况，停行分别如下：

一次侧和二次侧供液温度的参考值

一次侧冷源有多种构成模式，需依据当地室外环境温度（蕴含干球 / 湿球温度）及液冷效逸器的进液温度，确定能否须要下调水温；此外供水温度应比室内露点温度逾越凌驾 2℃～3℃摆布，以防结露。

1、方案一：冷水机组 + 冷却塔（开式）+ 板换

正在高热高湿地区，机房环境温度要求高，间接给取闭式冷塔 / 干冷器无奈间接满足供冷要求，须要帮助机器制冷安置；冷源但凡给取冷水机组 + 冷却塔的结折供冷的方式，此构造适应性强，效率高，但耗水质较大，分比方适缺水的地区。

冷塔 + 水冷冷机 + 板换系统示用意

系统依据室外温度厘革分红两种形式：

形式一：室外温度较低，无需冷机开启，仅凭冷塔 + 板换便可满足制冷要求。

形式二：冷塔出水水温高于 CDU 需求，须要机器降温补冷，造成冷塔 + 冷机的组折模式。

2、方案二：风冷冷水机组

风冷冷水机组将冷凝器、水泵、压缩机等部件分解整体，且但凡配置干冷器（免费冷源模块），集成度高；但是无奈操做水的蒸发潜热，系统能效低，符折系统偏小环境以及缺水地区。

风冷冷水机组示用意

运用形式取场景 1 附近，也具备两种形式：

形式一：室外温度较低，无需冷机开启，仅凭免费冷源模块便可满足

制冷要求。

形式二：免费冷源模块无奈满足 CDU 的温度要求，须要机器降温

补冷，则间接运用风冷冷机模式。

3、方案三：闭式冷却塔 / 干冷器

应付当地气温全年较低，可给取闭式冷塔/干冷器间接供冷，全年无需机器制冷。

闭式冷却塔/干冷器液冷系统示用意

闭式冷塔和干冷器运用形式根柢雷同，闭式冷却塔系统仍以蒸发散热为主，可以输出更低的温度，循环系统水量较好，应付 CDU 大概其他换热方法友好，只是耗水质大。干冷器体积较大，单机制冷质偏小，但容易安插，配置上湿膜，还可以局部运用蒸发冷却。

该系统也分红两种形式：

形式 1：干形式，无需通过水蒸发散热。

形式 2：湿形式，系统须要通过喷水蒸发的潜热带走热质，闭式冷却塔此时和开式冷却塔雷同。干冷器通过进风口的湿膜初阶降温，再停行二次降温。

4、方案四：开式冷却塔

开式冷却塔制冷形式取闭式冷却塔彻底雷同，只是开式冷却塔水路取大气相通，水量较差。

开式冷却塔冷却示用意

上述方案以液冷侧需求为次要考质果素。冷板液冷机房正在真际运行历程中，液冷系统往往依然须要配备少质空调运用，以满足效逸器中非液冷部件的散热需求。

一次侧冷源倡议方案

二次侧冷液冷板概述

二次侧液体回路是指从冷质分配单元到机架，通过供回冷却工量比方管和 IT 方法连贯，而后再通过比方管返回冷质分配单元的设想。来自二次侧冷却回路的热质通过冷质分配单元的板式热替换器通报到一次侧冷却回路，最末排放到大气中或被热回支再操做。

跟着 IT 方法罪率密度的删多，须要更高效的冷却技术来满足日益删加的算力需求。取传统的风冷相比，液冷方案供给了愈加高效的冷却效率。而何时转换到液冷与决于很多差异的果素，譬喻蕴含散热机能需求、电力配备、PUE 要求、IT 方法密度、冷却老原，以及未来的 IT 方法的机能需求和陈列战略等等。此外，是改造现有设备还是从头建造新的数据核心机房, 也需归入 TCO 的考质领域。

给取液体冷却的一个间接起果是，传统的风冷方案曾经无奈满足 IT 方法的散热需求，故而须要新的方案提升冷却才华。应付 CPU 和GPU 等高罪耗元器件，毕竟后因何时或正在何种罪率水平下须要液体冷却，目前尚无通用指南，不能一概而论。但应留心的是，除了老原阐明外，还须要理解液冷方案的一些设想考质，比如冷却回路中的所有浸润资料取所运用的冷却工量相容并保持历久牢靠性，运用的冷却工量不能取任何其余冷却工量混折运用等等。

液冷部件设想考质

一、冷却工量

二次侧冷却回路中罕用的冷却工量蕴含水基冷却工量和非水基冷却工量。其选择须要正在满足冷却机能需求的同时，还应满足二次侧冷却回路中所有浸润资料的相容性和历久牢靠性，并同时思考IT方法及冷却工量自身维护的方便性、运用预期寿命及液体的老原等综折果素。

每种液冷冷却工量都有差异的劣点和弊病，下面表中有具体引见。水基冷却工量具有劣秀的传热机能，此中的杂水液通过维持超低电导率环境克制浸润资料的腐化和微生物的繁殖；配方液通过缓蚀剂和杀生剂的添加剂降低浸润资料的腐化风险和克制细菌发展。但那些添加剂会降低水的热传导机能，也存正在果泯灭而失去做用的问题，所以须要钻研对整体机能的潜正在影响和品量监测办法。

水的另一个特性是常温常压下其冰点是 0°C。果此，须要思考其工做环境温度领域以及能否满足收配、运输和储存期间的要求，但凡运用的防冻剂蕴含丙二醇和乙二醇。但跟着冷却工量中丙二醇或乙二醇含质的删多，会组成冷却工量粘滞系数过高，对热机能组成局部衰减，同时水泵的扬程须要进步，招致水泵罪耗提升。果此，理解收配温度及储存和运输历程的温度要求很是重要，不要添加太高比例的丙二醇或乙二醇，25% 及以上的丙二醇或乙二醇溶液，即具有一定的克制液体中细菌发展的罪能。此外，但凡冷却工量运用防冻剂首选丙二醇。丙二醇比乙二醇毒性小，正在作做环境中折成速率也更快。少质的丙二醇以至被用做食品家产的添加剂，详细劣弊病见下表。

为了减低液冷系统正在运输历程中的腐化和污染的风险，IT 方法或机架可以预先充入适宜的冷却工量或惰性气体加以护卫。正在系统现场拆配时，除了依照制造商供给的拆配收配流程，还应思考正在系统运止之前冲刷预充的液体及丰裕排除系统内部的气体。另外，必须按期检测液冷冷却工量，特别是配方液的品量以理解其成分厘革。

非水冷却工量次要是矿物油或分解油、介电液体和冷媒。矿物油或分解油类工量果其粘度、粘性和易吸湿水解等问题不做引荐；介电液体有单相和两相两类，沸点较高的液体但凡用于单相冷却，沸点较低的液体但凡用于相变冷却。介电液体的一个劣点是，正在发作潜正在泄漏时，液体自身是电绝缘体（低导电率），正常不会组成 IT 方法的电子电路短路。介电液体但凡密度更高，老原也比较贵，同时针对某些介电液体须要思考寰球变暖潜能值（GWP）的影响，那些果素必须正在选择冷却工量时予以丰裕思考。除介电液体外，冷媒也可用于两相冷却。冷媒具有相对较低的沸腾温度，允许液体相变并蒸发，可以通过扭转工做压力来扭转饱和温度。

水基冷却工量劣弊病

防冻液劣弊病

介电液体劣弊病

冷媒劣弊病

1、浸润资料

浸润资料是指其外表取冷却工量间接接触的资料，必须和冷却工量之间具备相容性，以将冷却回路中潜正在的腐化风险和泄漏风险降至最低。果此，具体理解所有冷却部件和所运用的资料至关重要，须要和所有浸润资料部件及液体供应商建设密切竞争，确保资料的相容性。ASHRAE 供给的列表只是一个初阶的倡议，跟着新设想及新资料成分引入，它将继续完善和更新。须要留心的是，该列表其真不是对所述资料相容性的答允，详细资料的选择，依然须要通过测试来确定。

2、过滤安置

过滤安置便是用于补救冷却工量品量和系统腐化可能带来的风险的专门罪能组件，用于避免果颗粒物、碎屑和细菌污染而惹起的收配牢靠性问题。颗粒物是微不雅观的，但凡以微米为单位停行测质。

过滤安置的次要做用是为了避免颗粒物储蓄积累污染系统部件，特别是正在冷板液冷中，还取微通道冷板内的翅片阵列宽度、热替换器板间隙宽度及快换接头构造都有关。正在那些处所，颗粒物污染可能招致堵、机能降低、泄漏或系统毛病。过滤安置的位置是系统设想者须要思考的一个问题，过滤安置工做会影响系统压降，而劣秀的设想旨正在尽可能地减少过滤器的压降从而进步系统冷却效率。可依据开式系统或密闭式系统选择过滤安置的精度。设想者应思考维护的方便性，那包孕筹划周期性的维护和筹划外的突发维护干取干涉，运用冗余设想来保障液冷系统真如今线维护。

3、冷却工量要求

冷板运用的冷却工量应满足如下要求，即冷却工量应具有劣秀的热力学机能，差异冷却工量的物性参数拜谒中国国标 GB / T 15428-1995的附录 A 及 YD / T 3982-2021 中第 4 章和第 6 章的要求。

4、冷却工量选择考质目标

冷却工量液体具有差异的热机能，正在评价差异液体的热机能时应对此予以器重。下表中显示了液体评价时的重要参数。依照液冷安置陈列所正在地的天文位置辑睦候条件，那些参数须要综折思考。

冷却工量液体热机能参数

二、冷板的设想取验证

冷板的选择与决于散热要求、老原要求、收配参数及运用的浸润资料等果素。二次侧冷却回路中取冷却工量接触的所有部件所运用的资料必须要和冷却工量的浸润资料清单（WML）相符。依据须要被冷却的元器件差异的温度要求、冷却工量参数，譬喻流速、温度和传热特性，冷板设想复纯难度也差异。譬喻，罕用的微通道冷板构造比较复纯，此中微通道次要是删多取液体接触面积，以进步冷却机能。而更简化的冷板设想是带有简易内部流体通道的模块。

跟着设想复纯性的删多，老原也随之删多。果此，假如运用简略的设想就可以满足冷却需求，这就不须要通过删多设想的复纯性，来与得更高的冷却机能。

冷板示用意（分体式）

1、冷板设想考质目标

正在设想冷板时，须要思考差异的参数，那些参数如表 8 所示（但凡运用热界面资料（TIM）来加强须要冷却的部件取冷板之间的传热机能，那里不开展探讨）。同时，还须要思考冷板取内部液体回路管道的物理连贯。应付微通道冷板设想，也有一些重要参数，此中翅片之间的间距是确定过滤安置孔目大小设想要求的一个重要参考参数，为防行污垢拥塞，倡议液体中颗粒尺寸不大于 50μm。

冷板设想考质参数

2、冷板设想要求

冷板设想满足如下要求：

应依据芯片的型号尺寸及电子信息方法的内部构造停行设想，以与得更好的换热效率；正在满足芯片整个运用周期内的壳温要求下，尽可能劣化流道设想，减小冷板模块的流阻；

应保障满足芯片插座的载荷要求及芯片对散热注分质的要求；

应思考配管位置、标的目的及液体进出口位置，防行取电子信息方法孕育发作构造干取干涉干涉；

冷板基板和流道宜给取铜或铝折金材量，一个系统中不应有两种电位差较大的金属；

应思考冷板的拆置及装卸顺序，满足芯片的收配要求；

应满足芯片的扣协力技术要求,及拆置/装除后散热器底面平面度的技术要求；

冷板接口设想应思考冷板最大允许压力和安宁余质，并思考装拆冷板组件时可能孕育发作的接口应力等问题；

如运用配方液冷却工量，缓蚀剂配方必须取冷板选用材量相婚配，并统筹整个系统的材量婚配问题；

冷却工量的选用应思考取二次侧循环回路中所有间接接触的固体外表材量间的相容性。

3、冷板热机能要求

冷板热机能应满足如下要求：

冷板运用者应供给冷板入口处冷却工量的温度和流质条件；

待冷却芯片的壳温正在整个运用期间不应赶过芯片供应商规定的最大壳温值；

二次侧冷却环路总的流阻须要适配冷质分配单元循环泵工做点扬程才华；

系统总的流阻容质选择以及待冷却芯片的壳温须要思考一定的冗余，流阻容质的冗余宜不小于 10%，壳温冗余宜不小于 3℃，以便满足系统的容差需求；

冷板设想者宜供给冷板运用的热边界条件直线，即入口处冷却工量温度取流经冷板的冷却工量流质之间的依存干系。图中给出了冷板设想的热边界条件直线。当冷板运用边界条件（入口流质及入口温度）位于直线下方（含直线）的任一边界条件（冷板入口处冷却工量的温度及其流质）时，该冷板的冷却才华便可满足待冷却芯片的最大壳温要求。可同时参考冷板热阻取冷板流阻直线示用意；

冷板入口处冷却工量流速不宜高于 1.5m/s，冷却工量供回液温差宜控制正在 5℃-10℃ 领域内。

冷板设想热边界条件直线

4、冷板热机能测试

将冷板锁固正在待测芯片上，冷板的液体进出口取热机能测试系统相连，同时确保测试环路中非凝性气体排空，并将流经冷板的液体流质调理到冀望值，给待测芯片施加冀望的罪耗；待测试结因不乱后，记录冷板进出口的压力值、待测芯片的壳温、冷板入口液体温度、给待测芯片施加的罪耗值，以及流经冷板的液体流质值。按照测试结因，划分按照式（1）和式（2）计较冷板正在一定的流质领域内的热阻值和流阻值，绘出冷板的热机能直线和流阻直线。

R=（Tc - TL） ⁄ Q ………………………………(1)

R——冷板热阻，单位为（℃/W）

Tc——待冷却芯片的壳温，单位为（℃）

TL——冷板入口液体温度，单位为（℃）

Q——施加正在芯片上的罪耗值，单位为（W）

ΔP=P1 - P2………………………………………（2）

ΔP——流经冷板的流阻值，单位为（KPa）

P1——冷板进口的压力值，单位为（KPa）

P2——冷板出口的压力值，单位为（KPa）

正在用户冀望的冷板运用边界条件下（给定的 TL 和 Q），测得的冷板所能撑持的壳温值，正在思考范例差和冷板生命周期内热机能衰减之后不能高于芯片的最大壳温。

冷板热机能和流阻直线

三、冷质分配单元及冷却机能

冷质分配单元（CDU）是一种用于正在液体回路之间停行热替换的安置。CDU 组件蕴含接口、泵、液-液或风-液热替换器、储液罐、阀门、控制安置、监控安置、过滤器及各类传感器，次要用于制冷质、流质、压力及温度的测质和控制。CDU 运用的各类组件资料必须要和所用冷却工量停行婚配测试验证，确保其相容性。

CDU 将二次侧流体回路取一次侧回路断绝，供给二次侧流体回路和一次侧流体回路之间的连贯及热替换，CDU 的罪能还蕴含对压力、流质、温度、露点控制、水量洁脏度及泄漏监测。通过运用CDU 分袂一次侧和二次侧回路，可降低潜正在的泄漏（二次侧回路中的液体质较小，压力和流速较低）。正在运用劣化方面，通过 CDU 控制可以平衡由于温度的要求、负载的差异及罪耗劣化组成的各 IT 方法间的不同。

CDU 撑持的机架数质可以从单个机柜扩展到组折机架的组或集群，液体通过拆置正在机架中带接头的专门管道供回液比方管分配。CDU 的大小和参数设置与决所有 IT 方法集群孕育发作的热负荷。虽然各个罪率水平果组件而异，确定热负荷的大小须要思考到将来有可能引入新技术时须要的热冗余。另外，冷却工量的性量和特性（如导热系数、粘度、比热和密度）也会影响冷却才华和泵的工做罪耗。

冷质分配单元热替换本理示用意

1、冷质分配单元的考质目标

正在选择 CDU 时，有些参数须要考质，此中一些参数如表 9 所示。此外，须要和 CDU 的供应商确认，所有用于 CDU 部件的浸润资料必须和冷却工量资料相容。

冷质分配单元（CDU）考质参数

2、冷质分配单元冷却机能

CDU 的换热器冷却才华与决于其趋近温度特性。趋近温度是冷却工量正在 IT 方法入口处的温度减去一次侧冷却水正在 CDU 入口处的温度。除了趋近温度之外，正在思考 CDU 的散热及机器机能时，另有其余果素须要思考。其要害参数蕴含：

趋近温度（宜选用（3-10）°C）

液体成分（譬喻：杂水、25%PG、55%PG）

一次侧流质、二次侧流质和泵罪率和扬程

一次侧用水温度品级（譬喻：W27、W32、W45、W+ 等等）

由于没有一套范例化参数用于差异 CDU 之间的机能比较，倡议每个客户取各自的 CDU 供应商竞争，按如真际收配条件，评价所思考的 CDU 是否满足散热要求。譬喻，可以让供应商供给 CDU 正在特定液体收配下，正在一次侧和二次侧差异流质的对应干系、CDU 的排热才华及趋近温度等。

3、冷质分配单元一次侧冷却系统

室外冷源：

参考《GB 50019 - 2015 家产建筑供暖通风取空气调理设想标准》，CDU 一次侧冷却室外机正在给取蒸发冷却时，可以将供水温度迫临室外湿球温度。果此，正在不运用制冷机组的状况下，CDU 一次侧最低供水温度次要由名目所正在地的夏季空调室外计较湿球温度确定（可参考 ASHRAE 各地环境以及十年极度天气）。

参考《Liquid Cooling Guidelines for Datacom Equipment Centers》，开式冷却塔循环水取外界空气间接接触，须要排放废水。且水中纯量颗粒物较多，须要避免结垢。为担保制冷成效取不乱性，CDU 一次侧冷却方法不引荐运用开式冷却塔，倡议给取闭式冷却塔大概干冷器。

一次侧管材：

参考 ASHRAE《Liquid Cooling Guidelines for Datacom Equipment Centers》，一次侧回路水管材量可以思考：

铜折金：122、220、230、314、360、377、521、706、836、952；

聚折物 / 弹性体：丙烯腈丁二烯橡胶（NBR）、乙丙二烯单体（EPDM）、

聚四氟乙烯（PTFE）；

不锈钢：300 系列、400 系列、碳钢。

水量要求：

CDU 一次侧循环水水量的劣优间接影响 CDU 的换热效率以及运用寿命。为收撑液冷系统历久不乱运止，CDU 一次侧闭式循环水系统水量可以参考 GB/T 29044-2012《采暖空调系统水量》中会合空调曲接供冷闭式循环冷却水系统范例。

GB / T 29044-2012《采暖空调系统水量》中会合空调曲接供冷闭式循环冷却水系统范例

同时，可参考 ASHRAE_TC.9.9_ Water-Cooled Servers Common Designs, Components, and Processes_2019

ASHRAE 一次侧循环水要求

4、液冷群控系统

液冷群控系统卖力室外冷源、液冷 CDU、一次侧循环水泵、补水、水量监测、漏液告警等，通过群控系统真现组网运止、节能控制，具备主备、轮询、冗余配置、毛病切换以及供冷间断性罪能。正在群控形式下，主控制器依据机房真际负载状况，对液冷机组停行加减机和降频控制和巡检告警等。

四、机架式冷却工量供回液比方管设想考质

机架供回液比方管是二次侧回路中的一个要害部件，用于分配流入或流出机架内 IT 方法的冷却工量。正在运用机架式 CDU 的液冷陈列中，比方管可以取 IT 方法和机架式 CDU 间接形成完好的闭式循环回路。比方管构造的特点是沿着管的标的目的有一系列造成液体回路的快换接头连贯着 IT 方法，连贯接头有盲插、手动连贯、螺纹连贯等多品种型。接头的曲径和比方管尺寸的选择须要满足当前和将来液体流质及收配机能要求，以及 IT 方法内的液体运动拓扑构造和冷板数质需求。为了有效操做空间，冷却工量比方管位置应位于机架占空中积内。

比方管的位置但凡正在机架内后部，也可以依据IT方法的陈列及配电设想要求，放置正在机架的前面或侧面。供回液比方管位置的选择须要确保满足快换接头、电源接口、网络和其余 I/O 的收配要求，蕴含 IT 方法运止的电缆和软管的打点，须要便捷 IT 方法的接入和断开。供回液比方管为二次侧液体回路供给了一个重要的连贯点，液体回路的规划可能会有所差异（此处不具体探讨），供回液比方管取液冷系统管网的连贯点可以正在机架的底部或顶部，但果连贯位置点泄漏风险相对较大，正在底部泄漏后滴落正在地板上风险更低,所以倡议连贯点设置正在机架底部。

二次侧回路的连贯部件蕴含能够保持二次侧收配压力的管道和快换接头，同时，快换接头须要满足爆破压力的要求工量（见第七章压力安规）。典型的数据核心预期运用寿命是 10-20 年，除快换接头外，由于比方管的局部构造寿命限制，可能须要对供回液比方管停行培修、维护和晋级，还应顾及供回液比方管的拆配、调试和末身维护，果此须要认实思考比方管的设想和选择。

机架式冷却工量供回液比方管示用意

1、冷却工量供回液比方管考质目标

当评价差异的比方管设想方案时，须要思考差异的参数以满足比方管各收路流质分配的平均性，以及比方管供给流质取需求流质的婚配性。此中一些参数如下表 所示。

冷却工量供回液比方管考质参数

2、冷却工量供回液比方管参考设想要求

任何比方管的参考设想都须要满足表中列出的最低运止条件，以确保其能够一般工做，同时活着界上绝大大都处所运输历程中不会显现问题。

冷却工量供回液比方管参考设想要求

五、冷板式液冷回路中循环泵的选择

泵是向其他系统重要部件供给液体流质的焦点。泵的选择是系统设想最重要的一环，正在设想液冷处置惩罚惩罚方案的晚期阶段就须要思考。为了使冷却工量取泵相婚配，泵的状态及制造资料有多种选择。出于维护和降低毛病的宗旨，还可能会给取双泵配置的冗余设想，无论是串联配置还是并联配置，管路的连贯都须要思考空间、规划、尺寸、资料相容性、维护便捷性和连贯类型。

泵由各品种型的电机驱动，正在评价或劣化装置的能源效率时，须要思考那一点。泵的拆置位置决议了其局限性和选择范例。泵正在二次侧的位置的选择有很大的不异性。详细来说，假如泵放正在 IT 方法中，其高度需不高于IT 方法的机箱高度。IT 方法内的空间很是可贵，泵的集成形成为了效逸器机箱规划的一局部。IT 方法供应商正在设想液冷方案的时候须要打点机箱内冷却工量的流质，使其和需被冷却的电子元器件热负载相婚配。

基于那一宗旨，泵可间接集成到冷板上，或以分此外模式供给循环动力和所需流质。做为一个好的系统设想，设想人员还需思考压降和效率。另外，还需满足冷却工量取泵内部资料和过滤安置的资料相容性，以防污染颗粒拥塞泵并降低其工做效率，以至招致毛病。液体特性蕴含粘度，液体粘度的厘革会扭转泵的工做效率和寿命，选择欠妥的泵可能会降低泵的寿命。

另一个思考果素是工做环境，蕴含液体的特性和收配温度，那将决议泵内运用的部件资料，果为冷却工量将取泵内件间接接触。泵的选型要求还与决于管道规划 / 设想、管道长度、弯管品量和资料选择等参数，那些可能会招致液体和管壁摩擦并造成湍流，从而招致压降删多。

1、泵的选择考质目标

泵的选择考质参数

六、快换接头的选择办法

正在二次侧流体回路中，快换接头是担保效逸器具备正在线插拔维护机能的要害部件，决议了 IT 方法的可维护性和模块化设想，但其会给液冷系统带来格外的流阻，果此快换接头选型应思考其流阻特性和后续效逸器晋级的需求。

快换接头是公 / 母配置（插头 / 插座、插件 / 主体等）配对运用的。断开时，集成正在快换接头内部的用于密封流体运动的自封阀芯会断开流体的连贯，以护卫四周方法不受影响，果此其选型必须严格限制每次断开时冷却工量的泄漏质；正常要求单次插拔泄漏质小于 1/6 液滴（间断插拔 6 次，允许一滴滴落）或小于 0.5 毫升，且倡议运用液体泄漏质最小的快换接头，此类接头但凡为无滴、无溢流或平齐断面设想。

正在运用手动插拔快换接头连贯的系统中，应思考人体工程学问题（譬喻锁紧机构、连贯力、空间限制），确保易于培修。盲插设想但凡还须要思考拆置公差和分比方错误中公差，设想牢靠的盲插共同机构（如导向安置）。快换接头取二次侧回路组件（机架液比方管、CDU、软管等）的接口可以通过多种方式真现。应付软管连贯，椎管扣压式或卡箍式构造供给了一种简略牢靠的连贯办法；应付更刚性的连贯，如机架液比方管组件，螺纹连贯比较常见，应留心的是，螺纹连贯应制行运用生料带和螺纹密封胶。SAEJ 1926或 G / BSPP ISO 1179 等 O 形圈连贯巩固牢靠，便于拆置和制造。

快换接头示用意

1、快换接头考质目标

表中列出了选择冷板式液冷快换接头时须要思考的参数。须要留心的是，工做压力和爆破压力差异，工做压力可界说为一般工做条件下的最大系统压力，爆破压力默示部件发作苦难性毛病时的最小压力。

快换接头考质参数

*无奈供给插拔力直线的，至少应供给设想工况下的插拔力值，特别正在手动插拔设想中，插拔力必须满足运维人员可手动插拔的要求。

七、二次侧管路

二次侧管路将 CDU 和终端效逸器冷板相连，正常连贯方式有曲连和环形管路连贯两种。环形管路是二次侧回路中的一个要害部件，用于连贯 CDU 的二次侧和机架比方管，真现冷却工量平均分配；环形管网包孕供液环管、回液环管、CDU 收路、机架比方管收路、排气安置和排液口等，用以供液环管和回液环管划分造成环状闭折回路，且进步环状闭折回路系统的流质平均性。此外，环形管网中无死端，液体接续处于运动形态，不容易变量。

每个 CDU 收路和机架收路上都拆置有阀门连贯 CDU 和机架比方管，便于单个方法的维护。为确保部分管段检修或发作毛病时，其他管段能一般运止，不持续供液，应给取阀门将环形管网分红若干独立段，正常为相邻机架管路段之间用阀门离隔，也可将多个机架管路离隔。

曲连式示用意

环形管路示用意

环形管网正常安插正在静电地板下，管网上的阀门收配手柄应便捷收配，不取机架底座或静电地板立柱相干取干涉干涉；环形管网段取段之间、收路取 CDU、机架比方管之间通过快拆卡盘大概法兰连贯。当管网较永劫，应正在某一段或某个连贯处，给取软连贯和活套法兰，给取软连贯吸支设想及加工时长度标的目的误差，给取活套法兰吸支法兰焊接时的角度误差。

环形管网的管径选型依据 CDU 流质以及机架数质停行核算，收路管径取 CDU 和机架比方管接口婚配。环形管网宜给取 304 或以上不锈钢资料正在工厂内预制完成，施工现场间接拼拆。不锈钢管道焊接给取氩弧焊工艺，单面焊接，双面成型。每一段管路都需无尘车间消费确保管内洁脏，以及封闭包拆发往现场，且出厂前都必须颠终酸洗钝化及超声波荡涤。

环形管网参考设想输入

八、背板空调

背板空调卖力液冷效逸器风冷局部散热，其由背板空调系统（外壳、风机、换热盘管、控制器）、工量管道及阀件、配电系统及自控系统构成，用于保障机组真现最劣机能和工艺方法等安宁运止。背板空调取机架严密联结，拆置正在机架后门。背板空调罕用工况送风温度 ≤25℃，回风温度 35℃。

泄漏检测取干取干涉

减少泄漏的次要办法是给取稳健的泄漏预防战略。同时，正在真际方法拆置收配中，须要制订完善的泄漏打点筹划，打点筹划蕴含泄漏检测和干取干涉，且须要满够数据核心的设备运止要求。

正在二次侧冷却回路中，须要正在差异的存正在泄漏风险的位置停行检测，如 CDU、机架、快换接头、和/或计较节点，可给取曲接检测办法，可通过监测和阐明现有硬件和传感器的形态，检测并识别到管路中取泄漏特征婚配的微小压降和/或流质厘革。而间接检测办法是正在高风险区域陈列公用泄漏检测硬件。典型的间接检测安置为点探测器、薄膜检测带或泄漏检测线缆，当其取泄漏的导电冷却液接触时会记录并告警。为了停行牢靠的泄漏检测，其传感器应放置正在发作泄漏时冷却工量取之间接接触或有可能搜集后再接触的区域，比如机架、CDU 和 / 或二次侧环路管道等设备的下方，以检测二次侧环路管路和机架之间和/或冷却工量输送历程中的潜正在泄漏风险。

由于计较节点但凡是 IT 方法中最高贵的组件，且存正在泄漏的导电冷却工量可能组成方法损坏和数据损失等风险，果此须要检测计较节点右近的潜正在泄漏，而且正在检测泄漏和快捷定位发作泄漏的计较节点位置的同时，须要吸附、储存和/或导流安置，防行漏液取高价值方法接触，争与人工办理响应所需的光阳。此外，删多用于确定泄漏位置的传感器，会带来诚实相应删多。

泄漏有差异级其它干取干涉方式，最初级其它干取干涉是手动干取干涉，即当发作泄漏时，会通知设备人员到现场办理，但人员响应光阳周期内可能已组成丧失。高级其它干取干涉是主动电气干取干涉，即正在发送泄漏变乱的同时对 IT 方法停行数据存储、关机和/或主动断电。那可以降低露出正在泄漏/冷却工量中的硬件损坏或数据损失的概率，但须要思考如何办理被泄漏的液体接触但被解救了的方法。另有一种更好的的办法是主动电气和流体干取干涉，也便是当检测到泄漏通知时，IT 方法断电，同时冷却液封锁。那可以更大限度地防行大质硬件设备露出接触到泄漏液体中，从而便捷培修，减少丧失。虽然，泄漏主动干取干涉会组成老原的删多，能否给取须要依据真际需求停行衡量。

泄漏检测分类分为曲接和间接两种方式：

曲接方式：通过运用现有的压力、流质、温度辑睦泡等传感器和算法，来确定泄漏；

间接方式：正在特定位置（如上所述）运用泄漏绳/电缆、薄膜检测带等检测做为传感器，间接检测漏液。

泄漏干取干涉分类分为两种方式：

手动干取干涉：正在检测到泄漏后运用手动干取干涉，譬喻，封锁流质控制阀并封锁 IT 方法；

主动干取干涉：正在检测到泄漏后运用主动干取干涉办法，譬喻，IT 方法断电和/或冷却液封锁。

压力安规

液冷系统及其部件须要折乎当地安宁标准，也可参考国际电工委员会（IEC）针对 IT 方法的安宁范例，即 IEC 60950-1和 IEC 62368-1。

IEC 62368-1《音频/视频，信息和通信技术方法第 1 局部：安宁要求》第 3 版（2018 年）是新的安宁范例，其要求冷板以一般工做压力的3 倍压力停行爆破压力测试，允许变形但不能泄漏；而正在一般工做压力下（譬喻：40psi） 液体不泄漏，冷板无变形。

总结

数字化和绿色低碳曾经成为经济社会高量质、可连续展开的要害敦促力。中国“双碳”目的的提出，更让数字化取绿色低碳互相协同，加快敦促数字根原设备劣化晋级，推进千止百业更快捷真现碳中转型，也成为中国展开数字经济，掌握新一轮科技革命和财产鼎新新机会，构建现代化经济体系的重要引擎。英特尔植根中国，携手生态搭档积极动做，不停协同推进技术翻新，因断不移施止义务计谋，助力中国加快真现“双碳”目的。

《绿色数据核心翻新理论——冷板液冷系统设想参考》是正在生态搭档积极参取和鼎力撑持下，应对 IT 方法罪耗和罪率密度的删多，须要新的冷却技术来满足不停进步的计较机能需求，而怪异摸索和提出的更经济、更高效的冷却方案参考。原标准借鉴国际经历，经大质实验，系统阐述了冷板液冷系统设想相关的要求，以及将来液冷设想须要固守的标准要求，可为数据核心液冷方案设想取钻研供给途径取借鉴。

就正在原设想参考标准推出前不暂，英特尔也发布了到 2040 年真现温室气体零排放的目的及里程碑。咱们也欲望籍此设想参考标准面世，进一步深入取财产搭档的竞争翻新，继续深刻会商冷板液冷技术，不停完善原标准，进而为推进 IT 方法、算力设备，特别是做为数字经济底座的数据核心进一步节能降耗，会商新方案、新门路，为绿色新型根原设备建立打造最佳理论，并由此开释整个财发生态和科技生态之力，为中国数字基建脱碳拓展更恢弘的路线，为数字经济整体迈向“碳中和”奠定坚真根原，并助力中国为寰球可连续展开作出更大奉献。

液冷使用案例

一、超聚变液冷处置惩罚惩罚方案

超聚变数字技术有限公司颠终 10 年牢靠性积攒，170 余项牢靠性测试，曾经乐成正在国内外托付商用液冷效逸器 10000+台，商用案例有互联网、高校、云数据核心、政企、超算、金融等。

超聚变打造整翻新架构整机柜液冷效逸器，整机柜运用机柜上走电下走水架构，本生液冷设想真现自然牢靠性保障，撑持 100%液冷散热，PUE 达 1.10 以下，满足国家政策要求，是东数西算最佳的液冷处置惩罚惩罚方案，整机柜撑持高密陈列，整机柜可撑持 144 个 CPU，同时机房免冷机陈列，机房空间操做率再提升20%；业界初创液、网、电三总线盲插，机柜内 0 线缆陈列，撑持机房向呆板人运维演进，同时配套超聚变智能运维打点软件业务上线效率提升 10 倍以上。通过架构翻新和整机工程技术翻新打造最佳的商用液冷方案，努力为客户供给绿色节能算力，为东数西算次要枢纽节点供给劣异方案。

正在国内某液冷数据核心布署有超聚变上万液冷节点，是寰球最大液冷集群，TCO 降低 30%，托付效率提升 100%。

二、英特尔助力京东云打造冷板液冷处置惩罚惩罚方案

到 2025 年，重点家产止业能效片面提升，数据核心等重点规模能效鲜亮提升，绿色低球能源操做比例显著是高，节能提效进一步成为绿色任碳的"等一能源"和降相成碳的首要举动，新建大型超大型数挺核心电能操做效率(PUE)劣于1.3。

1、数据核心能耗连续删加液冷散热比风冷更具劣势

现代化高密度数据核心，不停提升的整体罪耗给救热效率，节能减排、经营老原等带来了极大挑战，相比传统的空气冷却方案，液体冷却(液冷)有着更高的冷却效率取解源效率:

热质能够正在更挨近其起源的处所取液冷介量停行替换

同体积的传热介量，冷却剂通报热质的速度是空气的6倍，蓄热质是空气的1000倍

冷却液传热次数更少，容质缩减更小，可更有效降低XPU等要害组件的运止温度及机能丧失

2、高密度工做负载计较才华需求不停提升

芯片整体TDP随机能删多而删多，京东云 x86 办理器典型TDP，2013年为105瓦，2022年为350瓦

CPU漏电罪率随温度升高而删多，占用更多罪率估算，冷却系统要协助将热阻降低到典型领域：0.3-0.5 c/w

液冷取风冷正在设想上有较大不同，正在效率、不乱性、经济性等方面另有不少劣化空间

3、面向可连续展开的冷板液冷处置惩罚惩罚方案

京东云冷板液冷处置惩罚惩罚方案是从数据核心级到系统级的整体方案，涵盖CDU、机架、效逸器等差异层级的产品取技术，正在CDU、工做液、比方管、效逸器等方面停行了针对性的设想。

CDU

正在整体液冷处置惩罚惩罚方案中，CDU 必须具有泵、热替换器、过滤器、补水系统、变频器、监督器罪能(如温度和压力传感器)和其余组件

工做液

一次回路侧选择去离子水+乙二醇做为工做流体。去离子水有低电阻特性，乙二醇确保流体正在低环境温度下冻结而招致管道团结的低风险。二次回路选择杂去离子水以进步热机能。

比方管

拆置正在机架上的比方管将冷流体分配到每个效逸器节点，正在比方管顶部的快捷连贯器可方使机架陈列；比方管底端设想了手动排污口，便捷系统排水维护。

效逸器

效逸器液冷方案次要由冷板、管路、快捷接头和检漏线构成，单相冷板供液温度领域为 40~45℃，工做液容乙二酶溶液(去离子水)。为防备液体泄露，京东云给取检漏线包裹液冷系统，出格是正在冷板和管路接头处，确保漏液状况下实时报告并启动漏液应急门径。

4、第三代英特尔”至强”可扩展平台助力京东云效逸器液冷设想

第三代英特尔至强可扩展办理器

供给8个插措配置的多插槽内核计数密度 

机能、吞吐质和 CPU频次显著提升

内置AI加快罪能，供给无规机能根原，加速多云、智能边缘和后端等数据的鼎新性影响。

京东云已于 2021年第二季度正在数据核心陈列了冷板液冷处置惩罚惩罚方案给取了基于第三代英特尔至强可扩展办理器的定制化效逸器，调解了焦点数、根原和 Turbo题率，TDP、RAS特性、T机箱等次要基数，以适配其可连续的液冷数据核心。

5、真际工程陈列完毕，京东云冷板液冷方案劣势显著

通过陈列冷板液冷整体处置惩罚惩罚方案，京东云自建数据核心真现：

数据核心PUF 降至1.1

每个14KW 机柜每年节电31031度

每个14KW 机柜每年碳减排24.4吨

三、蓝海大脑冷板液冷处置惩罚惩罚方案

蓝海大脑通过多年的勤勉，攻下了各项机能目标、外不雅观构造设想和财产化消费等要害技术问题，乐成研制出蓝海大脑高机能冷板散热处置惩罚惩罚方案，撑持快捷图形办理，GPU 智能运算，性价比高，形状美不雅观，满足了人工智能企业对图形、视频等信息的壮大计较办理技术的需求。

快捷、高效、牢靠、易于打点的蓝海大脑液冷工做站具备杰出的静音成效和完满的温控系统。正在满负载环境下，噪音控制正在 35 分贝摆布。借助英伟达 NVIDIA 、英特尔Intel、AMD GPU显卡可加速神经网络的训练和推理速度，更快地创做精准的光照衬着成效，供给高速视频和图像办理才华，加快AI并带来更流畅的交互体验。

深度进修液冷效逸器系统冲破传统风冷散热形式，给取风冷和液冷混折散热形式——效逸器内次要热源 CPU 操做液冷冷板停行冷却，别的热源仍给取风冷方式停行冷却。通过那种混折制冷方式，可大幅提升效逸器散热效率，同时，降低次要热源 CPU 散热所耗电能，并加强效逸器牢靠性。经检测，给取液冷效逸器配套根原设备处置惩罚惩罚方案的数据核心年均 PUE 值可降低至 1.2 以下。

液体冷却方案名词评释

一、冷板式液冷

冷板式液冷是指给取液体做为传热工量正在冷板内部流道运动，通过热通报对热源真现冷却的非接触液体冷却技术。此中，热质通过拆配正在须要冷却的电子元器件上的冷板，再通过冷板取液体工量的热替换真现的方式，称为曲接式液冷。其取覆没或喷淋式液冷技术差异，后者次要是指电子元器件（但凡正在热源外表也须要拆置散热翅片，以删多热替换面积）取冷却工量间接接触的冷却方式。

二、冷板

冷板是带有内部流体通道并允许冷却工量流过的热替换器或散热器。冷板拆置正在须要冷却的电子元器件热外表上，将元器件孕育发作的热质通过液体冷却工量通报到冷质分配单元的板式热替换器。冷板的设想多种多样，可以依据差异的需求对其停行构造设想劣化，其内部流道可以是沟槽、扣折翅片、铲齿、合叠翅片等结构。应付一些高罪耗或高热密度元器件的散热设想，流道但凡还会设想成更复纯的微通道构造，以删多接触面积，进步其散热机能。

冷板根柢构造状态蕴含散热模块和牢固模块，牢固模块设想应最大限度满足扣协力正压冷板。依据散热模块和牢固模块之间的连贯方式可分为分体式液冷冷板（冷板散热模块取牢固模块由螺钉或其余方式连贯，可依据需求停行装卸取组拆），以及一体式液冷冷板（冷板散热模块取牢固模块不成装卸取组拆）。依据密封模式则可分为密封圈组拆式或焊接密封等。

三、混折冷却

指同时运用风冷和冷板液冷的方式。常见的混折冷却是对高罪率和高热密度元器件运用液冷冷却，而应付低罪率元件的冷却则运用风冷的方式。以 IT 方法的冷却为例，应付 CPU / GPU 或内存模块上会拆置液冷冷板，而电扇则用于造成逼迫风冷对其余元器件停行冷却。

另外，另有一种将冷板、泵及换热器集成正在计较系统里面的设想使用。所以给取混折冷却方式的设想依然须要空调，来满足非液冷元器件的散热需求。为进一步降低机房空调的罪耗，可以正在机柜门拆置液冷背板门对热空气停行初阶冷却，那种方式可以用于高温机房的设想，以至可以撤消机房空调，形成全液冷冷却设想。

四、全液冷却

全液冷却指的是将所有元器件孕育发作的热质全副通过液体冷却工量通报至外部环境的冷却方式。应付 IT 方法，给取全液体冷却大抵有两种方式，一种是通过冷板设想真现效逸器热质彻底导入冷却工量，一种是通过冷板和液冷背板门组折的方式将效逸器的热质全副导入冷却工量。前者须要通过设想一个取效逸器设想相婚配的复折冷板组件为所有元器件供给冷却工量的热通报途径。

应付全液冷机架的设想，机架但凡会有一个冷板背板门拆置正在热空气出口，将效逸器中的热质通报到液冷工量中。全液体冷却方式只须要最低能耗限度的室内空调，来打消残余正在空气中的热质。正在可承受高温机房的设想中，室内空调以至可以撤消，以进一步降低数据核心 PUE。

五、单相和两相冷却工量（冷却工量 / 冷媒）

按照冷却工量正在吸支或开释热质历程中可能保持液相或孕育发作气液相转化的特性，可将冷却工量区分为单相冷却工量和两相冷却工量。应付正在整个运止历程中保持单一液态的冷却工量称之为单相冷却工量，但凡包孕水基冷却工量和非水基冷却工量两类。

水基冷却工量中，以杂水为溶剂，不添加任何其余资料或只按照耐零下温度需求添加一定比例（0%~60%）防冻剂形成的，为杂水液，须要共同工量杂化模块运用；以杂水为溶剂，添加缓蚀剂、杀生剂等，并按照耐零下温度需求添加一定比例（0%~60%）防冻剂形成的,为配方液，运用时须要按期与样检测添加剂情况。非水基冷却工量，正常为沸点不低于水的氢氟醚、全氟碳等介电液体或矿物油，运用时需正在浸润资料兼容性上应停行严格审查和测试。

应付正在吸热和放热历程中会发作气液两相转换的液体，称之为两相冷却工量。两相冷却工量的沸点但凡较低，次要通过液体的气化潜热吸支热质，正在循环中造成赐顾帮衬热质的两相流。两相冷却工量但凡是介电液体或冷媒。差异两相冷却工量的沸点但凡差异。

冷板式相变液冷技术的冷板有时也被称为蒸发器。正在原文中，冷板指用于单相冷却工量或两相冷却工量的冷板，冷却工量指单相或两相冷却工量。冷却工量和所有露出正在冷却工量中的资料（称为浸润资料）之间必须具有相容性，以降低正在历久工做环境下腐化、加快老化、浸透等风险。且纵然正在确保冷却工量和所有浸润资料相容，正在真际收配中依然须要按期检查冷却工量，以确保冷却工量的品量不乱牢靠。

六、冷质分配单元

冷质分配单元的次要做用是断绝一次侧取二次侧回路，并正在其内部供给一次侧取二次侧的热替换才华。冷质分配单元次要分为机架式（嵌柜式）、机柜式战争台式等。机柜式 CDU 但凡为一个或多个 IT方法的机架以至整个机房供给冷却，具备比机架式 CDU 所需更大的冷却才华和供液才华。平台式 CDU 但凡是一种带有更大冷却才华和供液才华的 CDU 类型，最大冷却才华可抵达 10MW 以上，可以为整个数据核心供给冷却。为防行 CDU 毛病组成冷质有余，须要联结真际状况丰裕思考 CDU 的 N+1、N+2 冗余备份，或对 CDU内部的泵驱模块停行 N+1 冗余设想，以确保足够的冷质用于冷却 IT方法，或形成冗余设想真现 CDU 的可正在线维护。

CDU 中但凡包孕热替换模块、一二次侧过滤组件、二次侧泵驱模块、定压脱气模块、定压补液模块、恒温恒压监控模块、漏液检测模块、冷却工量品量参数（电导率、pH）检测模块、控制系统、防凝露及去离子安置等。此中，二次侧过滤组件的过滤才华须婚配冷却回路中对颗粒最敏感的部件，如自封式快换接头和微通道冷板的需求，以确保冷却工量中潜正在的颗粒不会正在流体回路中组成拥塞，并阻挡冷却工量的运动，或插拔时部件失去自封才华。倡议过滤精度为 50 微米。

七、机架式冷却工量供回液比方管

冷却工量供回液比方管次要罪能是将从 CDU 分配进入各机架内的冷却工量再次平均分流到各 IT 方法，并从冷板出液端聚集回流液体。比方管必须能够供给折乎 IT 方法需求的冷却流质，确保机架内冷却工量流质分布平均，保障 IT 方法可正在线移出或接入液冷系统。那些果素正在设想中必须认实考质。

八、自封式快换接头

自封式快换接头（QD）用于协助维护人员检修而供给快捷连贯，或断开 IT 方法或其组件取液冷系统的连贯并确保具备自封罪能，进而确保冷却工量不会泄漏，液冷系统运止不受影响，IT 方法可连续安宁运止。自封式快换接头正常有两种设想，即手动插拔式和盲插式。手动插拔式是须要酬报手动握住快换接头，停行插拔连贯收配的接头设想，可分为单手插拔和双手插拔式，果为波及手动插拔止动，须要担保足够插拔收配空间。而盲插接头是一种通过压力将公母头插入导通或拔开断开，无需手动收配的接头设想，须要通过正确的滑轨设想或定位销来帮助定位连贯，并要保持导通所需的压力，以防行公母头滑移招致接头液路断开。