冷板式液冷--術語、定義和縮略語 （6-1）

本連載主要介紹了冷板式液冷系統內的各個子系統的技術要求，包括液冷服務器、基礎設施、測試和驗證、監控與控制以及運營維護等內容，對數據中心冷板式液冷系統的生產、部署和運維提供技術指導。也可供從事數據中心基礎設施設計、建設、運維等工作的專業技術人員以及相關的高校研究人員閱讀參考。

業務量的擴大和計算效率的提升促使高功率密度數據中心逐漸取代低功率密度數據中心，相應的機房IT設備的集成度越來越高，散熱需求越來越迫切，傳統散熱設計和設備都面臨革新。如何同時兼顧高效計算和高效散熱是數據中心建設要考慮的重點問題，液冷是近年里業內發展最迅速并被廣泛推崇的解決方案。

目前數據中心液冷主要有冷板式、浸沒式、噴淋式三種部署方式，冷板式是一種間接液冷方式，浸沒式、噴淋式則是直接液冷方式。在冷板式液冷系統中，發熱器件不直接接觸液體，而是通過裝有液體的冷板（通常為銅、鋁等導熱金屬構成的封閉腔體）來導熱，然后通過液體循環帶走熱量。由于服務器芯片等發熱器件不用直接接觸液體，所以該系統不需對整套機房設備進行重新改造設計，可操作性更強，因此冷板式液冷也是三種液冷方式中成熟度最高、應用最廣泛的。

但是，液冷相對于傳統數據中心部署方式來說仍是一個巨大創新和革命，IT設備等硬件的變革更是需要大量人力和物力的投入，對它的使用、運營和維護也需要采取與傳統數據中心截然不同的方式，部署和使用液冷技術需要依靠更多的標準化要求進行規范。由于編者水平有限，不足之處在所難免，希望廣大讀者批評指正。

本連載規定了冷板式液冷系統的液冷服務器、配套基礎設施的技術指標和參數，并對其測試驗證、監控和控制、運維管理等具體環節做出了方法說明，適用于冷板式液冷設計、施工、部署、運維等環節的技術指導。

2　術語、定義和縮略語

2.1　術語和定義

2.1.1　液冷 一種采用液體帶走發熱器件熱量的數據中心制冷方式，適用于需提高計算能力、能源效率、部署密度等應用場合。

2.1.2　冷板式液冷 通過冷板（通常為銅鋁等導熱金屬構成的封閉腔體）將發熱器件的熱量間接傳遞給封閉在循環管路中的冷卻液體，通過冷卻液體將熱量帶走的一種形式。

2.1.3　液冷機柜 提供冷卻液體進出，針對電子設備進行冷卻的裝置。

2.1.4 CDU 英文全稱為Coolant Distribution Unit，即冷量分配單元，是指用于進行液冷電子設備間的冷卻液體分配的系統，提供二次側流量分配、壓力控制、物理隔離、防凝露等功能。

2.1.5　冷源裝置 用于將液體回路的熱量帶出到室外大氣中的裝置，一般放置在建筑物的室外。

2.1.6　一次側循環系統 連接室外冷源裝置的循環回路系統，也稱CWS Loop，屬于液冷系統一次側。

2.1.7　專用冷卻液系統 連接冷量分配單元（CDU）和冷卻設備之間的專用冷卻液循環系統，也稱TCSLoop，屬于液冷系統二次側。

2.1.8　分集水器（Manifold） 用于連接各路加熱管供回水的配、集水裝置，按進、回水方式不同分為分水器和集水裝置，按進、回水方式不同分為分水器和集水器。

2.1.9　快速接頭 用于液冷系統中的一種不需要工具就能實現管路連通或斷開的接頭。

2.2　縮略語

CDU　Coolant Distribution Unit　　冷量分配單元

UPS　Uninterruptible Power System　　不間斷電源

MTBF　Mean Time Between Failure　　平均故障間隔時間

MTTR　Mean Time To Restoration　　平均修復時間

冷板式液冷--液冷服務器（6-2）

3.1　快速接頭

根據插拔形式的不同，快速接頭可分為盲插快速接頭和非盲插快速接頭，不同的液冷方式，根據實際需求，選擇合適的快速接頭，具體指標參數見

表1。

液冷快速接頭需滿足可維護性、可靠性、流阻性能等多方面的需求：

①需滿足免工具維護的需求，可以免工具進行快速接頭的斷開和接合；

②需滿足連接與斷開中冷卻液的泄漏不影響維護過程以及對服務器和機柜不會造成不良影響；

③需滿足和冷卻液的材料兼容要求；

④需滿足發生故障并需要更換時，能方便更換的要求；

⑤需滿足液冷系統的阻抗要求，在指定流量范圍內，阻抗應盡可能低，有利于降低液冷系統的能耗。

3.2　液冷機柜

3.2.1　機柜

提供常規機柜功能的同時，需滿足集分水器、管路以及其他配件安裝固定的需求，宜具備下列要求：

① 建議為標準機柜，尺寸宜為600mm（寬）×1200mm（深）×2100mm（高）；

② 分集水器（Manifold）鎖附于機柜前側或后側，推薦在后側；

③ 上進水，機柜上層配開孔擋板；下進水，機架底部和地板需留對應開口。

3.2.2　集分水器

①對于分布式（嵌入式）CDU布局，CDU布局在機柜內部，機柜進出水管連通的是CDU的一次側循環；CDU的二次側循環是由集分水器以及服務器冷板構成的冷卻液循環，冷卻液從CDU出來，首先進入進水側集分水器，然后被“均勻”地分配給各個冷板，經過冷板后冷卻液被匯總至回水側集分水器，最后返回至CDU。

②對于集中式CDU布局，冷卻液通過進水管路進入液冷機柜后，首先進入進水側集分水器，然后被“均勻”地分配給各個冷板，經過冷板后冷卻液被匯總至回水側集分水器，最后通過回水管路流出機柜。

③為了保證各支路流量均勻，需盡可能降低流阻，每個支路的流阻差異不能超過10%的支路流阻，并應盡可能使用大通徑集分水器，從而保證內部冷卻液的流速低于1.5m/s。

3.2.3　其他配件

不屬于液冷機柜的必配件，如排氣閥、電磁閥、用于排液的單向閥、積水盤等，可根據實際液冷機柜需求進行設計。

3.3　服務器

3.3.1　液冷系統的能效評價

液冷占比是指液冷系統中直接通過冷卻液帶走的熱量（功耗）與系統總功耗的比值。

液冷占比體現了液冷系統直接利用液體冷卻帶走熱量的效率，液冷占比越高，冷卻效率越高，推薦采用高液冷占比的系統提升能源利用效率。

液冷占比計算公式如下。

LPE = PL/P0

式中　LPE——Liquid Performance Efficiency，即液冷性能效率，簡稱液冷占比；

PL——直接液冷功耗，為直接由液冷帶走的冷卻功耗；

P0——系統總功耗，包含直接液冷功耗和風冷功耗兩部分。

建議液冷性能效率≥60%，風冷具備10%的余量覆蓋。

3.3.2　冷板

①冷板之間可以直接通過軟管或硬管進行連接，需充分考慮連接的可靠性以及整體冷板的應力。

a.使用軟管連接，一般不存在連接應力問題，但是需要保證連接的可靠性，一般會采用“寶塔”接頭，可通過過盈連接或者增加卡箍的方式保證連接可靠性。

b.使用硬管連接，連接可靠性較好，但是容易出現連接應力問題，需設計緩沖區來加以解決。

②冷板的設計需要考慮可維護性，對于內存等易維護部件，建議做到免工具維護

③冷板的對外管路接頭為快速接頭，不同的液冷系統，可選擇盲插接頭和非盲插接頭。冷板指標要求見表3。