液冷服務(wù)器，助力綠色數據中心建設

  在當前“東數西算”時(shí)代背景下，隨著(zhù)云計算、大數據、人工智能等信息技術(shù)的快速發(fā)展，數據呈現幾何級增長(cháng)，作為“動(dòng)力源”的數據中心，其計算、存儲和網(wǎng)絡(luò )資源的性能不斷提升，密度也在不斷變大，隨之而來(lái)的是單位空間內功耗的增加；而在節能減排需求的驅動(dòng)下，通信領(lǐng)域對數據中心節能降耗的要求越來(lái)越嚴格。

  算力的增長(cháng)帶來(lái)硬件能耗的攀升，在保證算力運轉的前提下，只有通過(guò)降低數據中心輔助能源的消耗，才能達成節能目標下的PUE（Power Usage Effectiveness）要求。典型數據中心制冷系統能耗占比達到24%以上，是數據中心輔助能源中占比最高的部分，因此，降低制冷系統能耗能夠極大促進(jìn)PUE的降低。

  液冷技術(shù)是中興通訊打造極致PUE、助力綠色數據中心的關(guān)鍵路徑之一。中興通訊已推出全液冷系統解決方案，由室外冷源、液冷服務(wù)器機柜、CDU（Coolant Distribution Unit）、EDU（External cooling system Distribution Unit）四部分組成（見(jiàn)圖1）。

圖1   液冷系統架構

  整個(gè)系統包含兩個(gè)熱量傳遞路徑：其一，液冷服務(wù)器內主要發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量經(jīng)液冷板傳遞給二次側工質(zhì)，二次側工質(zhì)在二次側水泵的驅動(dòng)下進(jìn)入板式換熱器，換熱器內二次側工質(zhì)將熱量傳遞給一次側工質(zhì)，一次側工質(zhì)在一次側水泵的驅動(dòng)下進(jìn)入閉式冷卻塔，在冷卻塔內一次側工質(zhì)與室外空氣進(jìn)行換熱，完成散熱循環(huán)；其二，室內空氣在風(fēng)機的驅動(dòng)下帶走液冷服務(wù)器內次要發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量，之后空氣經(jīng)過(guò)液冷背門(mén)將熱量傳遞給一次側工質(zhì)，一次側工質(zhì)在一次側水泵的驅動(dòng)下進(jìn)入閉式冷卻塔，在冷卻塔內一次側工質(zhì)與室外空氣進(jìn)行換熱，完成散熱循環(huán)。

  中興通訊自研高性能液冷服務(wù)器采用雙路Intel XEON高性能CPU、32根內存條，可應用于大規模數據計算與存儲場(chǎng)景，關(guān)鍵部件包含：液冷工質(zhì)、液冷板、流體連接器、液冷管路以及漏液檢測裝置等。

  液冷工質(zhì)

  二次側液冷工質(zhì)是IT液冷方案設計中首先需要確定的部分，直接影響液冷系統的設計方案、工作環(huán)境、可靠性、維護方式等。選型過(guò)程中需要考慮工質(zhì)熱物性（密度、粘度、比容、導熱系數等）、兼容性（金屬、非金屬）、成本和可獲取性等多種因素的綜合影響。中興通訊液冷服務(wù)器選用了水基溶液，如去離子水、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液等，并配合具有一定緩蝕、殺菌、阻垢功能的化學(xué)藥劑使用，在保證可靠性的同時(shí)，兼具高性?xún)r(jià)比。

  液冷板

  服務(wù)器液冷板設計需滿(mǎn)足定制化和通用性，首先液冷板設計需要根據單板芯片和芯片布局進(jìn)行芯片冷板和管路布局設計，具有一定的定制化特性，其次在定制化結構設計中應盡量保證內部零件的通用性，如芯片冷板內部流道、外形尺寸，以及液冷板進(jìn)出口組件結構盡可能一致，以降低成本。液冷板的選型還需要結合實(shí)際功耗、工作壓力、流速等條件，綜合考慮冷板材質(zhì)、工藝等。

  同時(shí)，為了提升節能效果，IT設備應盡可能提高冷板板式液冷占比。中興通訊自研液冷服務(wù)器支持不同的液冷解決方案，如CPU液冷、CPU+內存條液冷，以及CPU+內存條散熱+VR液冷，冷板液冷占比最高可達80%以上，滿(mǎn)足不同的制冷需求。

  流體連接器

  流體連接器主要用于液冷散熱系統環(huán)路中各部件間的快速連接和斷開(kāi)。選型要點(diǎn)包括工作流量、溫度、壓力、介質(zhì)、殼體材料、流阻特性、顏色標識、安裝方式、接口形式等多方面因素?，F階段，中興通訊自研液冷服務(wù)器產(chǎn)品選擇了業(yè)界主流的UQD（Universal Quick Disconnect）系列流體連接器，促進(jìn)行業(yè)標準化進(jìn)程，滿(mǎn)足最終用戶(hù)兼容替代需求。

  分液器

  分液器安裝在IT設備液冷機柜內，起到流量分配作用，將系統的循環(huán)工質(zhì)分配到各個(gè)IT設備節點(diǎn)，在液冷板內換熱后將熱量帶出到主水管路。其設計選型需要考慮流量分配一致性，并根據結構空間、充注量和機柜總重量綜合考慮分液器的體積。

  液冷軟管

  液冷管路是循環(huán)工質(zhì)流通通路，參與整個(gè)液冷系統的流量-流阻分配，同時(shí)為外接液冷設備提供簡(jiǎn)便的轉接接口。液冷管路選型需要考慮材料兼容性、流速、管路布置、安裝方式、流量分配設計以及可靠性方面的要求。

  漏液檢測裝置

  漏液檢測采用節點(diǎn)級和整柜級智能監控漏液檢測技術(shù)，及時(shí)告警，快速處理。主板提供了液冷方案漏液偵測接口，可快速識別泄漏情況，提供漏液檢測秒級精細化告警，并支持應急下電動(dòng)作。

  液冷技術(shù)實(shí)現全年自然冷卻，除制冷系統自身的能耗降低外，采用液冷散熱技術(shù)有利于進(jìn)一步降低芯片溫度，帶來(lái)更高的可靠性和更低的能耗，整機能耗預計可降低約5%。液冷數據中心PUE可降至1.2以下，每年可節省大量電費，在確?！皷|數西算”數據運輸“大動(dòng)脈”的暢通和高效前提下，更加綠色節能。

  作者：中興通訊 范皓龍