2024智算中心液冷架构探讨白皮书-施耐德电气_13页_1mb

智算中心液冷架构探讨总结

随着人工智能训练和推理工作负载对高性能计算的需求，配备加速器的服务器产生大量热量，传统风冷方式难以满足冷却需求。本文分析了液冷架构的选择要点，重点讨论六种常见液冷方案。

液冷系统由热捕获、冷却分配单元（CDU）和散热方法三要素构成。CDU是核心组件，需实现温度控制、流量控制、压力控制、流体处理和热交换隔离五大功能。根据CDU类型和散热方法的组合，可形成六种液冷架构：现有散热系统（L2A和L2L）、设施水系统（L2A和L2L）、专用水系统（L2L）。

散热方法包括现有空气系统、现有水系统和专用水系统。现有空气系统通过CDU将热量排入机房空气，适合无冷冻水供应或机房能承载高密度负载的场景。现有水系统利用设施水循环，L2A型CDU容量20-40kW或60kW，L2L型容量40-80kW或300kW以上。专用水系统则建立独立散热回路，通过压缩机干冷器实现40℃供水温度，提升能效并支持热能再利用。

CDU类型分为机柜内安装式和落地式。机柜内CDU适用于小规模部署（1-10个机柜），优势在于预集成测试和故障隔离，但成本较高且限制机柜密度。落地式CDU服务于多排机柜，降低单位成本，提高部署效率，但存在单点故障风险。

选择架构需遵循两步：首先确定散热方法，其次选择CDU容量与形态。关键考虑因素包括与现有制冷设施的兼容性、部署规模与速度、能效需求及空间限制。例如，现有空气系统兼容性强但能效较低，专用水系统虽部署复杂却具备更高能效和热能回收潜力。

液冷架构的优势体现在提升设备可靠性、降低能耗、减少水资源消耗和噪音控制。但需注意，不同架构对维护、冗余和成本的影响差异。对于传统数据中心，机柜内CDU提供简单解决方案；而大规模部署则更适用于落地式CDU。最终选择需平衡效率、成本与运维需求，确保符合具体应用场景。

本文为数据中心运营商提供了系统化的架构分析框架，帮助其在液冷部署中做出科学决策。