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技术研讨

液冷方案的发展
发表时间:2025-09-05     阅读次数:     字体:【

    当前,计算向智算转变,高算力的需求带动主流算力芯片的发展,算力芯片的功耗也随之不断增长,功耗逼近风冷单点散热极限,传统的风冷技术已无法满足高算力、高密度数据中心的散热和算力持续发展需求。

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1、什么是液冷?

      液冷是指使用液体取代空气作为冷媒,为发热部件进行换热、带走热量的技术。液冷服务器是指将液体注入服务器,通过直接或间接的冷热交换带走元器件发热量的一种服务器。液冷数据中心是指应用液冷技术和液冷服务器等设备的数据中心。

2、液冷与风冷数据中心的区别?

1)设计:液冷无需数据中心机房中的制冷冷机和末端空调,利用液体代替空气,提高了散热效率。

(2)选址:液冷不必因为PUE和运营成本而优选寒冷气象区,可完全跟随业务需求新建或者改扩建,发展潜力更大、适用地区更广。

(3)建设:由于限制最少和政策支持,在业务需求相同的情况下,新建数据中心最适宜应用液冷方案。扩建数据中心需要选定适当比例的空间兼容液冷,提升整体运行效率。改建数据中心则需根据机房楼板承重,视实际情况进行机房的加固,为液冷留出适度裕量。

(4)交付:液冷数据中心的交付需要充分考虑冷却液的运行工况,对于管道、线材、机柜尺寸、承重等也提出不同的要求。

(5)运维:液冷数据中心的运维周期一般为传统数据中心的3-5倍,并且去除了风扇的噪声,工作环境对运维人员更为友好。

3、液冷数据中心PUE能达到多少?

数据中心PUE(Power Usage Effectiveness)与所在地区的气候和数据中心的设计架构直接相关,实际运行过程中更是受到室外环境、季节、负载率、运维管理水平等因素的影响。液冷数据中心的PUE还与液冷占比相关。数据中心完全采用液冷时pPUE可达到1.04。液冷与风冷负荷各占50%时,制冷系统pPUE可达到1.16。

注:此处只考虑制冷系统PUE,供配电、照明等系统PUE一般相差不大,不计入对比。

4、液冷是如何实现降低PUE的?

一个典型的数据中心中,IT设备能耗占50%,制冷系统占30%,其他系统占20%,可见制冷系统是数据中心除IT设备外能耗最大的系统。而制冷系统中,压缩机是能耗最大的部件。

液冷系统通过减少甚至完全取缔带有压缩机的空调机组(如风冷直膨精密空调、冷水机组等),采用功率较小的闭式冷却塔+换热单元(CDU)的形式,降低制冷系统能耗。

5、液冷与风冷的成本及投资收益对比?

由于增加了水管、快插接头、漏液检测、机柜加固等内容,但液冷机柜可以支持的服务器上架满配、同样装机量下可节约50%机柜数量,综合来看,平均一台液冷机柜比风冷机柜增加2万元。由于增加了闭式冷却塔,但减少了开式冷却塔和冷水机组,外部冷源、管路、阀门等系统投资,液冷与风冷持平。


液冷系统投资增加主要体现在机柜层面。液冷占比50%相比全部采用风冷的数据中心而言,PUE可降低0.2,假设总IT负载为5000kW,按风冷规划1000台机柜(单机柜5kW),按液冷规划500台机柜(单机柜10kW),液冷比风冷多投资1000万元。


假设数据中心实际运行负载率50%,则年平均耗电量为5000kW*24h*365*0.5=21900000kW·h,按每度电1元计算,则年总电费为2190万元。


液冷系统年节约电费2190*0.2=438万元,相比于全风冷建设而言,2.28年即可持平,第3年起每年可节约电费438万元,数据中心20年的使用周期内可节约电费8760万。

6、液冷可靠性怎么样/怎么防止泄漏?

从规范看:国内外纷纷出台液冷相关的白皮书、团体标准和行业标准,国内21年底发布了一系列液冷行业标准,22年4月开式实施,说明液冷有规范可依,浪潮信息也是参编单位之一。


 
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