高密度热量是新的瓶颈。哪种液体冷却和散热策略最适合应对这一问题？
数据中心液冷系统 的设计直接影响正常运行时间、效率和可扩展性。随着 机架密度逼近 200 千瓦 (kW) ， 人工智能 (AI) 芯片的 热设计功率 (TDP) 超过 1000 瓦 (W)，冷却始于 冷却液分配单元 (CDU) 背后的架构。
CDU 的配置方式决定了热量的传输方式、热量被排出的位置以及支持它的系统。
CDU 的配置选择会影响关键的热管理因素，包括气流路径、流体接口兼容性、空间利用率以及与特定场地冷却基础设施的匹配。选择合适的架构首先要了解每种架构的热量管理方式，以及这对规模、密度和基础设施规划的影响。
了解详情
每次液冷部署都始于一个问题：热量如何在系统中流动？本文将解释什么是液冷分配单元 (CDU)，它们的工作原理，有哪些类型，以及每种类型最有效的应用场景。
散热方法的类型
液对液CDU
液-液冷分配单元 (CDU)（ 见图 1）通过板式热交换器将 IT 设备的热量传输至设施的冷冻水供应系统 (FWS)。专用的二次回路或技术冷却系统 (TCS) 使冷却液在服务器冷板中循环，吸收热量后再返回 CDU。两个回路保持液压隔离，防止液体混合。液-液冷分配单元需要冷冻水基础设施才能有效散热。没有现有系统的数据中心可能需要安装大量的管道和泵才能有效部署液体冷却系统。
图 1.Vertiv™ CoolChip CDU 2300 专为高密度环境中的高效液-液热交换而设计。
液-气冷却排放单元
液-气冷式机组 （ 见图2）通过热交换器盘管系统散热，并使用风扇冷却流体，即使没有冷水系统也能正常运行。这简化了安装，并通过利用现有的空气冷却基础设施降低了初始成本。然而，需要注意的是，液-气冷式机组和液-液冷式机组的热性能特征截然不同。必须根据每个应用的具体运行要求评估这些差异，才能进行准确且可支持的性能比较。
图 2.Vertiv™ CoolChip CDU 70 用作冷却芯片的液体-空气热交换器。
液体转制冷剂 CDU
液体转制冷剂冷分配单元 (CDU)（ 见图 3）采用 基于直接膨胀 (DX) 制冷剂的技术来去除数据中心的热量。这些系统 旨在支持模块化安装， 使运营商能够随时随地部署液体容量，同时通过 泵送制冷剂节能 (PRE)最大限度地提高效率。
图 3.Vertiv™ CoolPhase CDU 是一种液体转制冷剂 CDU，旨在消除风冷环境中液体冷却的障碍。
观看：用于快速部署 AI 的混合液体冷却技术 | Vertiv™ CoolPhase CDU。
比较 CDU 配置
机架内 CDU
机架内或机架安装式 CDU（参见 图 4）通过将 CDU 嵌入机架内部来实现局部冷却。这实现了机架级热控制，更易于在边缘站点部署或对设施液体基础设施有限的改造，并将潜在冷却中断的影响从多个机架减少到单个机架。这种设计减少了系统依赖性，但增加了机架内部的机械复杂性，可能会影响线缆管理、气流和可维护性。有限的容量也使这种设置不太适合大规模部署。
图 4.Vertiv™ CoolChip CDU 100 是一款用于单机架直接芯片冷却的机架内单元。它减少了二次流体用量，并简化了旨在通过液-液热交换提供 100 kW 液体冷却的基础设施。
行内 CDU
行内冷分配单元 (CDU)（参见 图 5）在机架之间集中冷却，平衡机架级控制和共享基础设施。它们减少了 CDU 的数量，同时实现了可扩展的液体分配。此配置支持混合冷却策略，但需要精心设计以避免热失衡并保持冗余。管道布线、服务访问和故障域隔离是关键考虑因素，尤其是在紧凑、高密度的环境中。
图 5. Vertiv™ Liebert® XDU450 CDU 安装的 3D 渲染
CDU画廊
Gallery CDU 是位于设施周边或机械走廊的设施级系统。它们为大型密集部署提供集中式热管理，并具备先进的监控和协调分配功能。这些系统支持动态负载平衡，并与设施控制系统完全集成。然而，它们需要对布局、管道和控制逻辑进行深入规划。—并假设更高的操作成熟度来大规模管理整个系统的冷却。
| CDU类型 | 优势 | 注意事项 | 最佳用例 |
|---|---|---|---|
| 机架内 | - 机架级冷却 - 短流体回路 - 简化和标准化的安装 |
- 占用机架空间 - 单位越多，维护越多 - 性能指标随部署规模而变化 |
- 小型/GPU密集型设置 - 混合环境 - 快速推出 |
| 行内 | - 冷却多个机架 - 需要管理的单位更少 - 模块化设计支持可扩展性 |
- 需要更多管道 - 中央故障风险 - 需要负载平衡 |
- 高密度机架 - 小型到大型数据中心 - 灵活、可扩展的冷却能力 |
| 图片库 | - 冷却多排 - 可扩展架构 - 协调系统控制 |
- 安装和维护成本更高 - 需要周边或画廊空间 - 管理复杂 |
- 大规模构建 - 高密度部署 - 集中散热设计 |
总结液体冷却架构
散热策略的复杂性、可扩展性和能源性能各不相同，具体取决于设计和部署模型。冷排水单元 (CDU) 配置的扩展性各不相同，并适用于不同的楼层布局。冷却设计应与当前场地条件和运营需求相符，尤其是在散热需求较高的环境中。
密度设计，增长规划
找到符合您数据中心需求的冷却解决方案，并配备合适的设计、支持和专业知识。 立即联系 Vertiv ，讨论您的数据中心冷却需求。
