数据中心服务器冷却技术,盘点数据中心液体冷却系统

长期以来，在优化服务器配置的过程中，在提高服务器密度的同时减小其体积规模以求降低能耗的努力下，数据中心的能量消耗在不断增加。鉴于此，在单位面积产生的热量也持续增加的趋势下，“热密度”的提升严重影响了传统冷却手段的发展水平。作为一种新兴技术——液体冷却系统——如今逐渐被行业采纳并广泛应用。

让我们先阐述什么是液体冷却。它指的是一个模块化设计的高密度制冷系统，在该系统中热量被均匀且高效地从电子组件中进行热交换和热量提取出来。数据中心管理者面临的问题是如何选择适合自身需求的液体冷却系统，在本文中我们将对相关的液体冷却产品进行简要介绍。

从服务器散热开始——一种新的液体冷却

数据中心中的高密度热源于 server 的运行。若从 server 的角度考虑散热解决方案是否能显著降低运营成本？一项创新性技术已被行业领军企业成功应用于高度集成化的 server 设施。通过主动循环机制，在主机后部注入惰性介质以形成连续流动的冷却液，在这种 setup 下所有 board 都能持续接触并带走热量。官方数据显示这一创新冷却系统可实现 93% 的能耗降低。

该散热器采用将主板浸入惰性液体的方式进行降温。考虑到 servers拥有较高的集成度与运算性能，在提升系统稳定性的同时也对散热需求提出了更为严格的要求。目前广泛应用于 overclocking players的水冷技术最初是 servers领域的解决方案。基于以上分析我们有理由相信未来随着冷却技术的进步及成本下降这一主动为主板提供降温的技术将会延伸至家用电脑领域从而无需担心内部风扇产生的噪音问题。

水冷背板

简而言之，在机柜后方布置一套具备"制冷循环冷水系统"设计的基本架构即可实现所谓的水冷背板功能。具体构成如下：其主要组成部分包括冷水分配控制器和背板型热交换器等设备。来自机房公共冷水系统的冷水源通过内部配置的热交换器以及水泵等动力设备运行，并配合温度传感器和压力传感器等装置实时监测流量和各项参数。采用先进的算法实现对冷却水双级循环系统的精准调控。最后通过配备在该系统中的特定设计——背板型热交换器——能够将服务器释放出的能量进行最大化吸收与回收利用

该水冷背板采用零风量设计，在运行过程中无需电力供应，并且具有低能耗特性。其动态、精确且智能化的冷却技术不仅有助于降低制冷系统的能耗成本，并通过高效的热量交换能力来提升机房环境的管理效率。这些技术手段使得空调系统的需求得到显著改善，并减少了空调故障可能带来的影响。然而需要注意的是，在这套系统中存在较高的初始投资成本，并且可能会伴随可能出现的意外漏水等问题需要应对。

冰箱式制冷——液体冷却包

此新型模块化制冷方案归类于"冰箱式制冷"体系，在封闭式的机箱侧面布置装有液冷组件(LCP)，使得热风经由该装置循环导引出冷风至设备实现直接降温。该方案综合考虑了温度调节、湿度控制、运行效率及能耗管理等多个关键参数，并提供多样化的降温策略以适应不同需求。采用微环境理念下的LCP（液冷组件）系统，在水冷模式下有效针对关键区域实施精准降温操作，并显著降低了能源消耗水平。

冷水分配单元——CRAH系统

CRAH系统本质上是一种冷冻水资源分配管理单元，在实际应用中主要由三部分构成：冷冻水阀门调节、分区配水逻辑以及流量自动控制等技术环节。该系统的核心组件包括冷冻water送风系统和冷却水管路两大部分，并非简单的设备组合，而是经过精心设计的综合管理平台。系统的运行状态实时通过中央处理器进行动态优化配置，并配备有智能感应和自动反馈调节机制确保各个机房区域的温度维持在理想工作范围内。值得注意的是，在这一过程中所有操作均以数据为基础实现高度自动化管理。相比传统制冷方式，在能耗效率方面具有明显优势，并且可以通过图示化界面直观展示运行参数数据信息。

位于机房顶部且连接至两组相邻机柜之间的CRAH冷却装置具有两个反向排列的进风口。其中一个进风口专门用于截获并带走穿过该区域产生的热量；经过内部循环设计后，在另一侧出风口则将预冷后的低温空气排放至与之相邻的空间区域（即'冷通道'）中。

CRAH系统安装在机房顶部

另外一种安装方式是垂直设置于机架上空。这种设计既能抽取"热通道"中的热气流并带走之，又能输送冷风至"冷通道"以弥补传统机房空调系统所带来的制冷需求。同时这些设备可以根据温感系统自动调节风扇转速，并通过固件控制模块的状态切换实现远程监控与管理。

CRAH系统安装在机架顶部

贴近热源制冷——机柜制冷单元

该制冷单元采用模块化设计方案，在服务器机架两侧布置位置，并通过管道系统将冷冻水输送至需要进行降温的服务器机架。热气流会经过该设备循环流动，并在此过程中完成降温作用。该系统确保了热气流不会从进风口返回至服务器机架内部。采用这种方式实现冷却效果，并防止热量重新进入服务器机架内部。此外，在性能优化方面不仅达到了最佳状态，在日常运营中还能够通过适度调节运行参数以及提升效率水平来降低整体投资成本（TCO）。这种设计占据的空间仅为标准IT服务器机架的一半宽度（约300毫米），配备变频风扇以优化运行效率并降低能源消耗

此制冷方案中的制冷分配单元本质上是一种灵活设计的冷冻水分配系统。该系统运用了柔性无接头管道技术，并非传统的固定连接方式。这不仅降低了漏水的可能性，并且提升了系统的可用性和可靠性。该系统的柔性冷却管路可以根据用户的未来需求变化而调整或优化基础设施配置。

小结

我们可观察得出液体冷却系统并非单一方案，在一个特定的数据中心中选择合适的液冷系统主要取决于以下几个关键因素：安全性、运营成本以及系统的扩展性等。此外，在安装完成后必须确保对设备进行定期检查和维护工作，并落实相应的安全防范措施以防止冷却是数据中心最新节能技术之一，在全球范围内展现出巨大的潜力以应对日益增长的电力需求。

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