【浪潮信息_英特尔】液冷行业：全液冷冷板系统参考设计及验证白皮书_39页_2mb

全液冷冷板系统参考设计及验证总结

核心内容

全液冷冷板系统是应对数据中心高密度、高能耗问题的一种高效冷却技术。本文系统介绍了液冷技术的背景、技术优化方向、系统架构设计、冷板关键部件设计、性能测试验证及未来展望。该系统通过冷板式液冷技术实现服务器关键部件的高效散热，提升数据中心能效，助力实现“双碳”目标。

主要观点

• 液冷技术具有高效节能、降低PUE、减少噪声、提高散热效率等优势，是数据中心制冷的重要发展方向。
• 冷板式液冷技术相比浸没式液冷，具有技术成熟、成本低、兼容性强、运维方便等优点，适合大规模部署。
• 全液冷冷板系统可实现接近100%的热捕获率，提升数据中心整体能效，降低对空调系统的依赖。
• 铝冷板方案在降低重量和成本方面有显著优势，经过测试验证其在散热性能和兼容性方面表现良好。

关键信息

1. 液冷行业背景及技术优化方向

• 数据中心能耗持续上升，液冷技术成为节能减排的重要手段。
• 国内已发布多项液冷相关标准，涵盖冷板、连接系统、冷量分配单元、液冷监控、液冷系统设计等。
• 国外标准如ASHRAE TC9.9定义了一次侧冷却水的温度等级（W17到W+）。
• 冷板式液冷技术优化方向包括：提高液冷覆盖率、增强通用性和可维护性、拓展冷板材料、提升系统安全性。

2. 全液冷服务器系统架构设计

• 全液冷服务器采用串联流路设计，冷板覆盖CPU、内存、硬盘、PCIe/OCP卡等关键部件。
• 系统主要由节点、机箱、中背板、固态硬盘模组等组成，实现高效散热。
• 冷板材料选择纯铜或铝合金，以满足散热需求与成本控制。
• 冷却工质采用PG25或纯水，进水温度设定在51℃（W45），回水温度不超过65℃。

3. 冷板关键部件设计

• CPU冷板设计：采用纯铜材质，通过优化流道设计，实现高散热效率。
• 内存液冷设计：采用枕木散热器方案，实现高效散热与灵活维护，支持30次以上热插拔。
• 硬盘液冷设计：采用内置热管散热器方案，实现无水接触换热，支持30W/颗硬盘的散热能力。
• PCIe/OCP卡液冷设计：采用热管与冷板接触换热方式，支持多次热插拔，提升系统可靠性。
• 电源冷板设计：采用风液式换热器，实现对电源的高效散热，支持集中式风液换热器方案，降低成本和空间占用。

4. 冷板性能测试与验证

• 散热性能测试：在W32、W45等工况下，全液冷服务器在1.3LPM流量条件下，所有关键部件均满足温度要求，且具有安全裕量。
• HCR测试：液冷热捕获效率（HCR）在38℃供水温度下达到93%，在全液冷机柜环境下达到98.2%。
• 流阻测试：PG25冷却工质在相同流量和温度下，流阻比纯水高20%。
• 铝冷板测试：铝冷板在长期运行后，电导率、热阻、重量等指标无明显变化，且内部结构无腐蚀现象，散热性能接近铜冷板，成本降低20%以上。

5. 铝冷板全液冷方案设计与测试

• 铝冷板采用一体化结构设计，通过上盖和下底板焊接，提高加工效率与结构稳定性。
• 铝冷板重量比铜冷板减少44%，适配性好，适用于高密度服务器系统。
• 测试表明，铝冷板在高温运行后仍保持良好的散热性能，具备良好的兼容性与可靠性。

6. 冷板液冷未来思考与展望

• 内存液冷应用拓展：未来需解决内存插拔干涉问题，优化枕木散热器结构，实现标准化、模具化与低成本。
• 硬盘液冷应用拓展：需提升冷板导热能力、优化接触面材料选择、实现冷板标准化与模具化。
• 负压冷板液冷技术展望：通过降低系统压力，实现主动防御漏液，提升系统安全性与可靠性。
• 相变冷板液冷技术展望：基于冷却工质的相变特性，实现高效换热与节能，但需解决相变工质选择、系统压力控制等技术难题。

总结

全液冷冷板系统通过技术创新与标准化设计，显著提升了数据中心的散热效率和能效水平，为高密度服务器提供了可靠的冷却方案。铝冷板方案在成本与重量方面具有明显优势，具备良好的应用前景。未来，随着液冷技术的不断优化，冷板式液冷将在数据中心建设中发挥更重要的作用，助力实现绿色低碳与高效算力目标。