液冷通用架构俺去l啦

液冷架构由多个部分组成，而况每个部分还不错不时细分，但骨子上液冷架 构不错描写为三个部分：热拿获，热交换，冷源。 下图 1 是简化后的液冷通用架构，它展示了液冷最中枢的三个部分，浅薄 咱们将其归纳并商讨。

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图 1 液冷系统通用架构泄漏图

 热拿获 

液冷的热拿获指的是使用液体从 IT 组件中带走热量。左证热拿获的神情不 同，液冷不错分为多种款式，现时主流的期间决策有三种：冷板式、浸没式、喷 淋式。 

冷板式 冷板式液冷（见图 3-2）的冷却液不与 IT 发烧元件径直宣战，而是通过装配 在发烧元件（常常为 CPU/GPU 等大功耗部件）上的冷板（常常为铜铝等导热金 属组成的封锁腔体）将热量带走，这种散热款式也称为非宣战式液冷。

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图 2 冷板液冷什物图及旨趣图

左证冷却液在冷板中是否发生相变，冷板式液冷不错分为以下两种类型：单 相冷板和两相冷板。 两种换热类型的制冷架构基本一致，主要区别在于二次侧冷却液不同。单相 冷板一般取舍沸点较高的水基冷却液，换热流程不发生相变。两相冷板一般取舍 沸点较低的制冷剂，换热流程会发生相变。 冷却液的对比如下表 1： 

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冷板式液冷取舍冷却液时，需要轮廓分析冷却液的热性能、环保、兼容性、 价钱等要素。关于单相冷板液冷，需要相当顾问冷却液的防腐和细菌扼制才气，不然不但 会导致换热后果大幅下落，同期也可能变成露馅，损坏劳动器。

推选取舍 25% 丙二醇水溶液。 关于相变冷板液冷，需要相当顾问当地的环保法例和职责压力。推选取舍 R515B、R134a、R513A、R1234yf。

浸没式： 浸没式液冷是将劳动器内的元器件皆备浸没在冷却液中，通过冷却液的轮回 将劳动器的热量带走，这种散热款式也称为宣战式液冷。 

左证冷却液在换热流程中是否相变，浸没式液冷不错分为以下两种类型：单 相浸没、两相浸没。

单相浸没： 单相浸没的箱体称为 TANK，低温的冷却液参加 TANK 后，摄取劳动器的热量， 然后参加 CDU 中散热，通盘流程中冷却液不会发生相变。什物图和旨趣图如下 图 3：

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图 3 单相浸没式液冷什物图及旨趣图

单相液冷和两相液冷两者的制冷架构基本一致，主要互异在于二次侧冷却液 的轮回神情。相变液冷的冷却液仅在浸没腔体内轮回，而单相液冷的冷却液需要 参加 CDU 中。 冷却液是浸没液冷最需要顾问的地点，亦然其大限度应用的最大瓶颈。浸没 液冷将带电景色下的劳动器好意思满的浸没在冷却液中，因此充任换热介质的冷却液 必须是不导电的高建壮介电液体，这么的介电液体常常不溶（或难溶）于水，可 最大法例保险其绝缘性不被松驰破损。 浸没液冷所使用的介电液体不错分为两大类：油类、氟化液。 油类沸点十分高，因此只应用于单相浸没；氟化液种类繁密，不错配制成各 种沸点，举例从 55℃到 200℃以上。低沸点（举例 55℃）用于两相浸没，而高 沸点用于单相浸没

两相浸没： 两相浸没将 IT 设备浸没在沸点低于 IT 设备职责温度的冷却液中，当 IT 设备 的运转温度达到冷却液的沸点后，会引起冷却液的局部欢娱，从而带走热量，蒸 汽飞腾到达冷凝器盘管会变成液体并落下。什物图和旨趣图如下图 3-4：

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表 2 浸没式液冷冷却液对比

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浸没液冷在取舍冷却液时，需要从以下几个方面轮廓研讨： 1、轮廓热性能 2、信号好意思满度 3、兼容性、可靠性、爱戴 4、环保 浸没液冷的冷却液推选氟化液，它的轮廓热性能优秀，而况有十分好的兼容 性和可靠性，错误是价钱不菲，而况需要顾问当地的环保法例。 

喷淋式 喷淋式液冷是用低温冷却液径直喷淋 IT 组件的发烧元件，吸热后的高温冷 却液换热后再次轮回参加劳动器喷淋，通盘流程中无相变。它和浸没式液冷一样 也属于宣战式液冷，互异在于喷淋式加强了对流换热。 喷淋式液冷的什物图及旨趣图如下图 5：

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图 5 喷淋式液冷什物图及旨趣图

喷淋式与单相浸没式液冷相比雷同，不错把它作为一种特殊款式的浸没液冷， 因此喷淋式不错取舍与单相浸没一样的冷却液。

三种热拿获期间对比 三种热拿获期间都有各自的优错误及适用场景， 咱们从以下这些维度进行 相比，见表 3：

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液冷期间在进行决策取舍时，还需要要点研讨劳动器的侧的条款，通过劳动 器侧的具体信息反推基础才略侧取舍何种液冷期间。

热交换 

表 4 CDU 换热神情分类

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CDU 的装配神情 

 CDU 的换热神情.端的数目。可分为机架式（漫衍式）和机柜式（集中式）。 两者的旨趣图如下图 3-6：

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图 6 CDU 装配旨趣图

CDU 两种款式离别对应不同的场景，对比如下表 5：

表 5 CDU 装配款式对比

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冷源 

液冷架构的冷源有多种决策可供取舍。取舍冷源前，要信托一次侧的给水温 度，ASHRAE TC9.9 界说了一次侧冷水的温度等第，如下表 6： 

表 6 ASHRAE 液冷水温等第

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当水温较高且当地惬心条款好，不错皆备诳骗当然冷却系统，而当水温较低 时，一般就需要诳骗机械冷却系统。 还有一种情况相比特殊：部分老旧机房也会有智算需求，因此要对它们进行 液冷革新，但大批存在的问题是现场无法新增一套供液冷使用的冷源，是以只可 将原有的精密空调作为冷源。

因此，冷源共有三类：当然冷却系统、机械冷却系统（带当然冷）、原有精 密空调当然冷却系统。

当然冷源系统不错分为：开式冷却塔、闭式冷却塔、湿热器、泵驱两相系统。

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图 7 开式冷却塔系统职责旨趣图

闭式冷却塔系统： 闭式冷却塔由内轮回和外轮回组成，内轮回向系统提供冷却水，它是一个封 闭的系统，是以水质相比好，不需要增多板换，WUE 也会低于开式冷却塔。缺 点是价钱不菲且体积大。 系统旨趣图如下图 8：

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图 8 闭式冷却塔系统职责旨趣图

湿热器系统： 

湿热器即干式冷却器，它的管内是冷却液，与环境空气径直换热，职责流程 莫得浮滥水。优点是 WUE 为 0（或十分低），价钱低廉。错误是换热后果较低，对空气质料和环境温度有较高要求。 湿热器也不错成就水喷淋系统以增强在高温季节的换热才气。 系统旨趣图如下图 9：

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图 9 湿热器职责旨趣图

泵驱两相系统： 泵驱两相系统主要由氟泵、冷凝器、储液管组成，取舍相变冷却。优点是换 热后果高，不需要研讨防冻和水质科罚。错误是价钱较高，爱戴复杂。 该系统的冷凝器不错取舍风冷冷凝器大概挥发式冷凝器，前者 WUE 为 0， 后者换热后果高。 系统旨趣图如下图 10：

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除了以上这些当然冷源除外，还有一些相比高效的当然冷源，举例迤逦挥发 冷却塔、干湿吞并式冷却塔等。他们都是在上述当然冷源的基础上进行的优化拓 展，不错使用相似的液冷架构。 

机械冷却系统（带当然冷） 

机械冷却是指带有压缩机的直膨系统。该系统不错提供愈加低温的一次侧冷却液，欢腾液冷系统的进液要求，同期不受环境温度的限度。 在液冷系统的应用中，机械冷却会加入当然冷模块，从而普及全年能效比。 不错分为风冷冷水机+水侧当然冷系统，水冷冷水机+水侧当然冷系统，磁悬浮相 变+氟泵当然冷系统。

风冷冷水机+水侧当然冷系统

该系统的常用成就是在风冷冷水机的基础上成就一套湿热器大概绝热冷却 器（可特等成就也可集成在冷机上），竣事过渡季节的部分当然冷和阴凉季节的 皆备当然冷。 该系统的优点是省去了冷却水系统，装配浅薄，稳妥性更强，WUE 为 0（干 冷器）大概十分低（绝热冷却器）。错误是运转流程中容易受环境要素影响，对 比水冷冷水系统能效偏低。 系统旨趣图如下图 11：

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风冷冷水机+水侧当然冷系统 

通过调遣阀 1、2、3 的景色，不错离别竣事机械冷、部分当然冷、皆备当然 冷。职责景色如下表 7：

表 7 职责模式切换表

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磁悬浮相变+氟泵当然冷系统 

该系统由磁悬浮压缩机、氟泵、储液罐、阀件、换热器等部件组成。冷凝器 可取舍湿热器大概挥发式冷凝器，前者 WUE 低，后者能效高。 该决策不使用水作为载冷剂，二是径直向 CDU 运送制冷剂，对应的 CDU 类 型为 L2R 或 R2R。优点是换热后果高，无油系统建壮性好。错误是价钱不菲，维 护难度比水系统大。 32它有两种运转模式：机械冷和氟泵当然冷。低温时氟泵单独职责，竣事皆备 当然冷。 系统旨趣图如下图 13：

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图 13 磁悬浮相变系统职责旨趣图

原有精密空调系统 

诳骗机房现存的精密空调作为液冷系统的冷源时，对应的 CDU 类型为 L2A 或 R2A，装配款式不错为机架式大概机柜式。液冷劳动器的热量传递给机房内的 空气，最终由精密空调的冷凝器将热量散到室外。 液冷革新类项目标限度条款较多，因此并不是每种热拿获款式都适用。当今 冷板式液冷对原有机房的承重、机柜、劳动器等兼容性最佳，是以液冷革新技俩 以冷板式液冷为主。 旨趣图如下图 3-14：

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图 14 原有空调系统液冷革新旨趣图

冷源取舍薄情 

本节的冷源取舍薄情针对新建的液冷数据中心。取舍冷源时，需要从以下几 个方面轮廓研讨： 

1、一次侧供液温度等第 

2、惬心条款（温度、湿度、气温变化鸿沟等）

3、水资源情况及 WUE 策略 

4、期间要素（能效、可靠性、冷却介质等） 

5、经济要素（初投资&运转本钱）

6、其他要素（迷惑周期、可彭胀性、建筑款式等） 本文中所触及的冷源取舍薄情如下图 3-15：

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图 3-15 冷源取舍薄情

需正式：一次侧供液温度与当地风景参数有关系，相似的供液等第在不同地 区的冷源款式可能不同。

液冷架构分类 

液冷系统的三个中枢部分组合在一皆不错形成多种液冷架构。热拿获款式中， 喷淋式液冷的应用案例太少，未形成好意思满的产业链。因此，液冷架构依然以冷板 式和浸没式为主，不错归纳为下表中的 8 种架构，见表 9： 

表 9 液冷架构分类

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以上每种架构都有各自适用的场景，不错左证下表 10 取舍允洽的液冷架 构：

表 10 种种液冷架构特色

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