随着人工智能应用推动高性能计算需求的不断增长，服务器的处理能力也随之增强，以处理日益复杂且数据密集型的任务。这种能力的提升会导致更高的发热量，从而突破传统风冷的极限，尤其是在高密度机架环境中。
液体冷却已成为现代数据中心的关键要求。 近五分之一的数据中心（17%）已经使用液体冷却，另有61%的运营团队正在考虑实施。这一趋势反映了业界对液体冷却在管理高密度IT机架热量方面的有效性和效率的信心。
然而， 将液体冷却集成 到现有系统中可能是一个复杂的过程。由于液体冷却在数据中心冷却领域相对较新，克服这一转变过程中的障碍仍然是一个挑战。
探索液体冷却的优势、成功实施的关键考虑因素以及可用的服务，以帮助您解决将此技术添加到数据中心冷却策略中的复杂性。
液体冷却的优势
1. 增强散热 ——液体冷却利用水或其他流体更高的传热能力，其 效率比空气冷却高出 3,000 倍 ，可有效冷却高密度机架。虽然前期成本可能会更高，但其降低能耗和延长设备使用寿命的能力，使其从长远来看成为一种经济高效的选择。
2. 提高 IT 可靠性和性能 - 液体冷却系统通过有效散热，使密集安装的系统能够在更高的电压和时钟频率下运行，从而有助于保持最佳的热条件。
3. 能源效率 ——液体冷却可降低电源使用效率 (PUE)，并能高效地将热量重新用于建筑供暖系统。
4. 减少占地面积 ——液体冷却还能在相同的物理占地面积内实现更高的密度，从而最大限度地提高空间利用率。通过高效管理热量，液体冷却减少了设施扩建的需求，使其成为数据中心的理想解决方案。
5. 降低总拥有成本 (TCO ) - 根据美国采暖、制冷与空调工程师学会 (ASHRAE) 的研究，液体冷却可以通过提高密度、增加自由冷却的使用以及提高每瓦性能来降低总拥有成本 (TCO)。
关键考虑因素
虽然一些新设施将专门针对AI工作负载和液体冷却进行设计， 但大多数安装将在现有设施中进行。鉴于液体冷却系统的复杂性，数据中心团队可以从涵盖设计、安装、启动、流体管理、维护和数字管理的全方位液体冷却解决方案中受益。
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液体冷却服务
随着高性能计算环境中热量的激增，现代 IT 热管理对液体冷却技术的需求变得至关重要。
为了成功实施液体冷却并最大限度地发挥其优势，请考虑以下关键因素：
1.安装
无论是在现有数据中心还是新建设施中，逐步增加液体冷却系统通常都需要对基础设施进行重大改造。在棕地项目中，可能需要安装新的管道系统、泵和热交换器，这可能需要对服务器机架进行改造以容纳液体冷却组件。在绿地项目中，基础设施可以从头开始设计。
液体冷却系统可以通过在每个机架内实现更密集的服务器配置来优化设施空间。然而，冷却单元本身可能需要额外的空间，并且可能需要重新配置设施的布局。对于棕地部署，周密的规划至关重要，以便在不中断现有运营的情况下为新设备提供足够的空间。在绿地环境中，可以根据冷却系统定制空间分配和布局，从一开始就最大限度地提高效率和性能。
为了简化此流程，无论您是改造现有数据中心还是构建新数据中心，都可以考虑与经验丰富的液体冷却解决方案提供商合作。Vertiv 提供全面的服务，涵盖棕地和绿地项目安装过程的各个方面，包括场地评估、项目管理和设计。
2. 清洁
液体冷却系统的性能会受到清洁度的显著影响，因为直接芯片冷却依赖于清洁、无污染的液体才能有效运行。在安装或维修过程中引入的任何污垢、灰尘或碎屑都可能污染冷却液，影响服务器运行，降低散热性能，并导致潜在的系统故障。
数据中心内装有敏感的电子设备，这些设备可能会受到灰尘和其他污染物的不利影响。在液冷系统的安装或维护过程中，保持液路清洁至关重要，以防止冷板内部液体受到污染。
在安装和维修液体冷却系统期间遵循严格的清洁标准和规程有助于满足当地的监管要求并维持保修。
3.调试
调试涉及验证液体冷却系统是否按预期运行并满足规定的性能标准。此过程包括在实际运行条件下测试和验证系统组件、流体流量控制、控制回路调节以及整体功能。
它还有助于在系统全面投入运行之前识别并解决潜在的问题或缺陷。这包括检测泄漏、验证系统最大工作压力、促进全系统流体分配，以及从单元级到系统级交叉检查功能参数。
通过调试，可以进行调整以优化系统性能，例如微调系统控制回路、调整温度和压力设置以及校准组件以实现高效冷却。
4. 液体管理
正确的冷却液管理主要侧重于维持冷却液的化学性质。这包括定期采集冷却液样本并进行实验室分析，以监测并根据需要添加抑制剂来调整化学平衡。
有效的流体管理可降低污染风险，有助于预防堵塞、腐蚀和热性能下降等问题。定期监控和纠正措施可保持流体清洁无杂质，并有助于在系统整个使用寿命期间保持流体质量。
5. 定期服务
定期维护服务有助于在潜在问题导致系统故障之前发现并解决这些问题，还有助于延长液冷系统及其组件的使用寿命。
此外，定期维护有助于优化系统效率，例如清洁过滤器、调整设置和进行必要的升级，从而节省能源。定期检查可以确保系统符合行业标准和安全法规，而详尽的记录则可以提供宝贵的洞察，帮助我们了解系统的长期状况。
通过保持系统处于良好状态并及时解决磨损问题，定期维护可以减少昂贵的维修或更换的需要。
6.备件
备件供应充足，可快速解决问题，最大程度减少停机时间，并保持设施持续运行。Vertiv 的服务网络遍布全球，拥有超过 3,500 名现场服务工程师，可快速解决问题。广泛的服务网络缩短了交付周期，防止了运营中断，让您能够立即采取行动，避免长时间的制冷能力下降。
建立备件库存还可以消除紧急维修或加急运输的需要。
7. 数字资产监控
在当今的高密度应用中，液冷解决方案正迅速成为维持最佳性能的关键。因此，实时监控比以往任何时候都更加重要，需要能够高频收集和分析海量数据的数字服务。这些功能为基于状态的维护 (CBM) 奠定了基础，在基于状态的维护中，维护活动由设备健康状况和使用情况数据触发，而非按照固定的时间表进行。
这些数字服务对于维持正常运行时间和保护设备至关重要，因为在这样的环境中，即使温度、流量或压力出现微小偏差也可能导致性能下降—甚至更糟的是，系统故障。通过集成高分辨率数据、先进的监控和 AI/ML 驱动的分析技术，数字资产监控解决方案能够实现基于状态的维护策略。因此，运营商可以在适当的时间采取有针对性的措施，延长关键冷却组件的使用寿命，并确保高性能计算环境的持续优化运行。
探索液体冷却选项
有多种液冷技术可满足高密度机架的冷却需求。然而，安装液冷系统可能非常复杂。数据中心团队需要与合作伙伴携手解决关键问题，例如管道要求、冷却分配、定制设计元素、风险缓解策略以及液冷回路内集成系统的解决方案架构。
以下是一些需要考虑的液体冷却选项：
后门热交换器
后门热交换器 利用液体的高传热特性，无需液冷服务器。被动式或主动式热交换器用液体热交换器取代IT设备机架的后门。在被动式设计中，服务器风扇将热空气推过充满液体的盘管（代替后门），在热量进入数据中心之前吸收热量。主动式热交换器使用风扇将空气吸入盘管，并从更高密度的机架中散热。这些系统可以与空气冷却系统一起使用。
冷却液分配单元 (CDU)
CDU 是液冷系统不可或缺的一部分，旨在提高系统整体效率并降低数据中心高密度应用的总拥有成本。CDU 向高密度 IT 设备输送精确控制的液体，并去除系统中的多余热量。作为设施冷却基础设施和液冷服务器之间的桥梁，CDU 能够保持最佳工作温度，防止过热，并提高冷却过程的整体效率。
- 液-气热交换器： 现有的周边风冷装置仍然是热基础设施的重要组成部分。从中央分配单元 (CDU) 到机架的二次流体网络 (SFN) 提供最佳的冷却能力，以支持液冷服务器。然后，液-气热交换器将热量排放到数据中心，由设施现有的风冷基础设施捕获，并与现有的热管理解决方案无缝集成。
- 液-液式： 此类冷分配单元 (CDU) 使用液-液热交换器将热量从 IT 设备传输至冷冻水供应系统，再由冷冻水供应系统将热量排放至室外。这能够有效支持更高的机架密度和最佳的系统状态，同时在任何数据中心都能轻松且经济高效地部署。
两种类型都具有过滤器、泄漏检测、智能流量监控和系统警报功能，以保护数据中心设备。
浸没式冷却
浸入式冷却将服务器浸入导电液体中，无需空气冷却和风扇。系统分为单相和双相两种。单相系统将服务器浸入导电液体中，并通过冷却液分配单元 (CDU) 散热。双相系统尚未实现商业化，其使用的液体在接触高温组件时会沸腾，变成蒸汽，然后冷凝回液体。
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数据中心的液体冷却选项
随着处理密集型计算应用的增长，数据中心运营商正在评估液体冷却技术以提高能源效率。
部署液体冷却
总而言之，液体冷却为高密度计算环境中的热量管理提供了一种有效的解决方案。它能够在不同温度下提供恒定的冷却性能，使其成为现代数据中心的理想之选。然而，成功实施需要的不仅仅是技术—它需要一种综合的方法。
Vertiv 的液体冷却服务通过提供评估、设计、安装、持续维护以及流体和数字管理来解决这一挑战，以实现 100% 的正常运行时间和峰值性能，并符合蓬勃发展的数据中心的全球效率标准。
如果您还有其他问题或需要个性化建议， 请联系我们了解液体冷却服务。
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