全液冷冷板系统参考设计及验证白皮书（2024.1）-39页_2mb

全液冷冷板系统技术总结

背景与能耗挑战

为应对数据中心能耗上升和双碳目标，全液冷冷板技术成为液冷领域的前沿焦点。国家“十四五”规划推动数字经济，计算力支撑算力需求。根据IDC数据，算力提升与GDP增长正相关，数据中心作为算力载体，能耗占比显著。2022年Uptime报告表明，全球数据中心PUE稳定在1.6左右，多地政策限制高PUE建设，鼓励液冷技术应用。

技术概述与对比

全液冷冷板技术通过液体冷却工质带走热量，提高能源效率并降低噪声，适用于高功率密度服务器。技术分为单相和两相式，冷板式液冷（非接触式）与浸没式液冷（接触式）对比：

• 冷板式优势：技术成熟、初投资低、兼容性强，能支持热插拔维护；冷却工质需求少且环保，如PG25类溶液。
• 冷板式劣势：需CDU和空调系统，PUE较高，存在漏液风险。
  浸没式液冷冷却效率更高，但成本更高、应用推广较难。

系统设计与优化方向

白皮书以英特尔与浪潮信息合作项目为例，设计全液冷服务器架构，包括节点、机箱、管路布局和流量计算。关键优化方向包括：

• 提高液冷覆盖率，覆盖CPU、GPU、内存、硬盘和PCIe卡等部件。
• 系统采用串联流路，流量计算基于Psys公式（Qmin≈13LPM），CFD仿真验证散热性能。
• 全液冷服务器设计支持高密部署，如节点含8张SSD硬盘，单机柜容量达100kW以上。

关键部件设计

针对各发热部件设计专属液冷方案：

• CPU冷板：芳香族化合物基材料，散热性能可靠。
• 内存液冷：创新枕木散热器设计，提升散热效率，简化维护，支持热插拔。
• 硬盘液冷：通过金属板与热管接触，无水设计减少复杂性。
• PCIe/OCP卡：定制散热模块，确保芯片低温运行。

性能测试与验证

测试项目包括系统散热性能、液冷热捕获效率（HCR）和流阻分析：

• HCR值可达93-98%，∆T越小效率越高。
• 流阻测试显示PG25比纯水流阻高20%，需优化系统结构。
• 整机柜测试证明全液冷可在W32/W45温度下稳定运行，PUE显著降低。

未来展望与挑战

全液冷冷板技术将向生态化、标准化发展，面临材料兼容性、漏液风险和技术成本挑战。新兴方向包括：

• 拓展应用：推广到更多行业，提升液冷覆盖率。
• 新技术：负压系统主动防御漏液，相变液冷利用相变潜热提升换热效率；需解决相变工质选择、系统压力控制等问题。总体目标是实现高效、安全、可持续的数据中心冷却方案。