液冷技術路線

風冷服務器使用空氣作為換熱介質，液冷服務器使用工質水或者氟化液等液體作為換熱介質。由于密度、比熱容和導熱系數的差異，相同流量的液體相比空氣散熱能力最高可提升3500倍。液冷高效的制冷方式可以大幅提高服務器裝機密度，減少對機架和機房空間占用。

根據冷卻液與發熱源的接觸方式，液冷技術可以分為非接觸式液冷和接觸式液冷兩大類。

1.非接觸式液冷

非接觸式液冷主要指冷板式液冷，通過液體在冷板內流動帶走發熱元件（CPU/GPU/VRD/DIMM等）的熱量，實現服務器部分元件的散熱。冷板式液冷的液體不與發熱源直接接觸。

液體的比熱容和導熱系數好，制冷效率高，冷板式液冷相比傳統風冷散熱技術可實現60%～90%的能耗降低，數據中心PUE值能降至1.2左右。同時，冷板式液冷服務器采用傳統機柜方式部署，當前機房配套和服務器改造難度和成本較小，但由于其只對服務器中的部分高發熱元件采用液冷散熱，服務器中仍需配置少量風扇，機房也需要配置空調等對服務器中的非液冷元件進行風冷散熱。

熱管式液冷也屬于非接觸式液冷，利用熱管將CPU等發熱元件的熱量轉移到服務器外，再通過循環水帶走，主要使用水、氟利昂和醇類液體作為冷媒工質，目前應用少。

2.接觸式液冷

接觸式液冷的液體與發熱源直接接觸，根據服務器的部署方式和機柜的形態可以分為浸沒式液冷和噴淋式液冷兩種。

2.1浸沒式液冷

浸沒式液冷是將服務器完全浸沒在冷卻液中，服務器與冷卻液直接接觸，通過冷卻液的循環流動或蒸發冷凝帶走熱量。冷卻液多采用礦物油、硅油、氟化液等不導電、非腐蝕性液體。

浸沒式液冷服務器的所有發熱元件均通過液冷方式散熱，可完全去除服務器中的散熱風扇，機房也無需配置空調。相較于冷板式液冷，浸沒式液冷換熱能力更強，節能降噪效果更好，數據中心PUE值可降至1.1及以下。但浸沒式液冷通常需要改為箱式部署，部署密度一般低于冷板式液冷，機房配套改造難度和成本也較大。同時， 浸沒式液冷服務器的存儲僅支持SSD和氦氣盤，光電轉接頭和線纜需密閉或防腐蝕定制。

根據冷卻液在冷卻子系統中是否發生相變，浸沒式液冷可以分為單相浸沒式液冷和相變浸沒式液冷。單相浸沒式液冷的液體不發生相變，通過溫升帶走熱量，冷卻液在整個冷卻子系統的循環過程中都以液體形式存在；相變浸沒式液冷的液體遇熱發生氣化帶走熱量，相變后的氣態冷卻液被浸沒腔體子系統內的冷凝器冷卻變成液體，液體受重力作用流回腔體，完成冷卻系統循環。

2.2噴淋式液冷

噴淋式液冷的冷卻液從服務器機箱頂部的噴淋模塊滴下來，通過冷卻液與散熱器之間的接觸進行對流換熱，從而為服務器的所有發熱元件降溫，再通過服務器內的流道匯集至換熱器將熱量散發。冷卻液多采用礦物油和氟化液等不導電、非腐蝕性液體。

與浸沒式液冷相同，噴淋式液冷服務器也可完全去除服務器中的散熱風扇，機房也無需配置空調，數據中心PUE可降至1.1左右。與浸沒式液冷不同的是噴淋式液冷服務器多采用刀片式部署，需要對機柜和服務器機箱進行改造，且噴淋式液冷的液體及維護費用低，用液量少。

總結：

數據中心引入液冷服務器，可以顯著降低機房PUE值，提高設備運行穩定性和業務可用性，增加服務器裝機密度，減少機房土地占用，實現節能減碳。同時，不斷提升的芯片功率密度和AI服務器等高功耗設備的逐步引入，也為液冷引入提供了更加廣闊的空間，液冷逐步成為數據中心制冷的重要解決方案。

然而，液冷的標準化程度較低，不同廠家各自為戰，尤其是液冷服務器和液冷機柜的耦合度很高，后續需要標準化相關接口，逐步實現水、電、網三總線盲插，使液冷不但好用，更要易用，充分發揮液冷在雙碳中的作用。

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