液冷学习:聊聊主流的冷板式液冷

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液冷学习:聊聊主流的冷板式液冷

2024-01-19 21:12| 来源: 网络整理| 查看: 265

1、新型数据中心需要液冷:

东数西算的背景下,在未来布局的算力枢纽 8 大节点中,东部地区大型及以上数据中心 PUE 需要降低到 1.25 以下(包括华南地区),西部气候适宜地区大型及以上的数据中心 PUE 需要降低到 1.2 以下,且要求制冷系统采取新的解决方案。

液冷在解决高密数据中心带来的高能耗问题上有着得天独厚的优势。

2、液冷数据中心的几大特点:

①液冷技术提升算力密度

液冷数据中心适合提供高密算力,提升单柜部署密度,提高数据中心单位面积利用率。

1、对空气能够传热更快(20+)

2、能够带走更多热量(2000+)

3、单机柜可以支持 30kW 以上

②液冷需要易于部署和维护

液冷数据中心服务器部署对快速部署和简化维护提出更高要求。

单机柜服务器密度的提升,带来机柜内供电、网络、液冷水路数量和复杂度的提升。整机柜液冷服务器将是一个较好解决方案。

③液冷需要智能和可靠性

液冷数据中心在增加液冷水路,在故障防护、故障检测、故障隔离等智能 化运维上提出更高要求。要能从服务器、机柜、微模块各个层次上做到全面可 靠性措施,才能够更好确保液冷服务器安全稳定运行。 

二、冷板式液冷的优势

1、芯片算力密度提升带来单柜功耗上升

2022 年 Intel 第四代服务器处理器单 CPU 功耗已突破 350 瓦,英伟达单 GPU 芯片功耗突破 700 瓦,AI 集群算力密度普遍达到 50kW/柜,风冷散热技术面临极大的挑战。

自然风冷的数据中心单柜密度一般只支持 8-10KW,冷热风道隔离的微模块加水冷空调水平制冷在 15KW 以上性价比将大幅降低;相比较而言液冷的散热能力和经济性均有明显优势。

2、优势点分析

冷板式液冷已经在 HPC、AI 高密计算领域商用多年技术成熟,生态完善、总体成本可控。

冷板式液冷不改变客户的使用习惯,硬盘、光模块等部件与风冷一致,运维模式、机房承重与风冷场景也基本一致。

标准化强,虽然浸没式液冷可以获得更好的 PUE 值,近年也逐步开始在云数据中心尝试应用,但是部件需要定制,工质沉重、价格高且有挥发性,维护需要专用维护设备,机房承重也提出了更高的要求。

液冷数据中心制冷架构示意图

三、冷板式液冷服务器解决方案

1、冷板液冷方案概述

冷板式液冷是指采用液体作为传热工质在冷板内部流道流动,通过热传递对热源实现冷却的非接触液体冷却技术。其中,热量通过装配在需要冷却的电子元器件上的冷板,再通过冷板与液体工质的热交换实现的方式,称为非接触式液冷。

2、方案原理概述

冷板式越来通过冷板和 CDU 带走了 IT 设备超过 80%的热量,该部分直接由冷却塔带走;另外 20%的热量通过风冷或者被动式液冷门(无风扇),经由冷水机组和冷却塔之间的换热,支持 25-28℃高温水带走热量(高于行级空调 18℃以下供水温度),可以在全年大部分时间不开冷水机组,仅在夏季需要少量补冷,从而做到制冷 PUE 最佳。

液冷整机柜功率达到 33kW 支持 32 台 1U 液冷服务器节点,可支持 128 颗 CPU,单机柜最大支持 66kW 供电。 

高效 CPU 液冷:CPU 高密铲齿冷板,直接液冷换热效率最高可达 90%。 高效内存液冷:内存采用铲齿加热管,冷却效率最高可提升至 90%。 

三级防漏液设计:节点、机柜和机房三级防漏液设计,保障零漏液事故。

一体化设计,实现液冷水路、供电、交换网络三总线全盲插设计,实现零线缆自动化运维。

四、液冷相关的专业术语

冷板式液冷:通过冷板(通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体)将发热器件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体,通过冷却液体将热量带走的一种形式。

CDU:英文全称为Coolant Distribution Unit,即冷量分配单元,是指用于进行液冷电子设备间的冷却液体分配的系统,提供二次侧流量分配、压力控制、物理隔离、防凝露等功能。

冷源装置:用于将液体回路的热量带出到室外大气中的装置,一般放置在建筑物的室外。

一次侧循环系统:连接室外冷源装置的循环回路系统,也称CWS Loop,属于液冷系统一次侧。

专用冷却液系统:连接冷量分配单元(CDU)和冷却设备之间的专用冷却液循环系统,也称TCSLoop,属于液冷系统二次侧。

分集水器(Manifold):用于连接各路加热管供回水的配、集水装置,按进、回水方式不同分为分水器和集水装置,按进、回水方式不同分为分水器和集水器。

快速接头:用于液冷系统中的一种不需要工具就能实现管路连通或断开的接头。

五、资料分享-UP独家搜集分享

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