【中国信通院】算力中心冷板式液冷发展研究报告_2024年__37页_1mb

算力中心冷板式液冷发展研究报告总结

核心内容

本报告围绕算力中心冷板式液冷技术，分析其发展必然性、技术原理、应用案例及未来趋势，旨在为算力中心的绿色低碳转型和高质量发展提供参考。

主要观点

1. 绿色发展需求推动液冷技术应用
   随着“双碳”战略的推进，算力中心的能耗问题日益突出。冷板式液冷技术因其高能效、低PUE等优势，成为未来算力中心建设的重要选择。

2. 算力中心高密度化趋势显著
   随着人工智能、大数据等技术的发展，算力中心单机架功率密度不断提升，传统风冷技术已无法满足高密度散热需求，冷板式液冷成为解决该问题的有效手段。

3. 液冷技术标准体系逐步完善
   国家及地方政府出台多项政策，推动液冷技术标准化进程，冷板式液冷系统技术标准逐步建立，为行业发展提供规范指导。

4. 冷板式液冷技术具有显著优势
   冷板式液冷技术在散热效率、系统可靠性、能效提升、易维护、易改造等方面表现优异，尤其适合老旧机房的升级与新建设施的部署。

5. 典型应用案例展示技术可行性
   超聚变、京东云等企业已成功实施冷板式液冷方案，显著降低PUE值，提升算力中心能效，减少碳排放，验证了该技术的商业应用价值。

关键信息

一、算力中心冷板式液冷发展必然性

• 政策背景
  国家及地方政府高度重视算力中心节能降碳，出台多项政策推动液冷技术应用，如《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》、《绿色数据中心政府采购需求标准（试行）》等。

• 发展环境
  随着算力中心规模扩大和功率密度提升，传统风冷技术难以满足散热需求，液冷技术成为主流选择。

• 标准走势
  冷板式液冷技术标准逐步完善，包括服务器系统、冷却液技术、测试方法等，推动行业规范化发展。

• 产业现状
  冷板式液冷技术在国内发展迅速，具备较高的技术成熟度和市场接受度，尤其在老旧机房改造中表现突出。

二、冷板式液冷技术分析

1. 冷板式液冷方案概述

• 冷板式液冷通过冷板将热量传递给冷却液，再通过冷却系统进行散热，属于间接液冷技术。
• 冷却液与IT设备分离，避免污染，提高系统可靠性。

2. 冷板式液冷关键技术要素

• 余热回收技术
  余热回收系统可在一次侧或二次侧回路中实现，通过热泵机组提升热能品位，实现能源再利用。
• 冷却液选择
  冷却液分为水基和非水基两类，水基冷却液传热性能优异，非水基冷却液具备无闪点、不可燃等特性。
• 液冷化改造技术
  风-液改造有助于提升算力中心能效，降低PUE，但需考虑系统设计、维护成本和安全性。

3. 冷板式液冷技术优势

• 高密度
  冷板式液冷技术支持高功率密度部署，PUE可降至1.06甚至更低，显著提升算力中心计算能力。
• 高效能
  液冷技术散热效率远高于风冷，可降低芯片温度，提高设备可靠性，降低整体能耗。
• 高可靠
  三级防漏设计、漏液监控、智能故障诊断与自愈技术，确保系统稳定运行。
• 低能耗
  冷板式液冷系统通过精确控温、温水冷却和余热回收等手段，实现显著的节能效果。
• 易维护
  一体化设计、零线缆部署、智能运维能力，提升运维效率，降低维护成本。
• 易改造
  冷板式液冷技术可灵活应用于老旧机房改造，无需对服务器硬件进行大规模改动，具有较高的经济性和可行性。

三、典型应用案例

1. 超聚变冷板式液冷解决方案

• 采用第三代英特尔®至强®可扩展处理器，支持100%液冷散热，PUE达1.10以下。
• 采用“上走电下走水”架构，实现高密度部署，单机柜支持144个CPU，空间利用率提升20%。
• 配套智能运维管理软件，实现业务上线效率提升10倍以上。

2. 京东云绿色算力中心高密度算力方案

• 采用54V总线电压，提升电源效率，降低能耗。
• 部署冷板液冷整体解决方案，实现从算力中心级到微处理器级的高效散热。
• 配套第四代英特尔®至强®可扩展处理器，提升内存带宽和计算能力。
• 实现PUE从1.3降至1.1，单机柜每年减少二氧化碳排放87吨。

四、趋势与展望

• 技术层面
  冷板式液冷技术将向更高效、更集成、更智能的方向发展，如高导热冷板材料、智能控制系统、更高比热容冷却液等。

• 标准层面
  行业标准将逐步完善，涵盖系统设计、运维管理、改造要求、安全规范等，推动行业健康发展。

• 应用层面
  冷板式液冷技术将在互联网、金融、电信、交通、能源等领域广泛应用，推动算力中心绿色低碳转型。

结论

冷板式液冷技术凭借其高能效、低PUE、高可靠性、易维护和易改造等优势，已成为算力中心绿色发展的关键路径。随着政策支持、技术进步和标准完善，冷板式液冷技术将在未来算力中心建设中发挥越来越重要的作用。