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冷板式液冷--術(shù)語、定義和縮略語 （6-1）
本連載主要介紹了冷板式液冷系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)子系統(tǒng)的技術(shù)要求，包括液冷服務(wù)器、基礎(chǔ)設(shè)施、測試和驗(yàn)證、監(jiān)控與控制以及運(yùn)營維護(hù)等內(nèi)容，對數(shù)據(jù)中心冷板式液冷系統(tǒng)的生產(chǎn)、部署和運(yùn)維提供技術(shù)指導(dǎo)。也可供從事數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維等工作的專業(yè)技術(shù)人員以及相關(guān)的高校研究人員閱讀參考。
業(yè)務(wù)量的擴(kuò)大和計(jì)算效率的提升促使高功率密度數(shù)據(jù)中心逐漸取代低功率密度數(shù)據(jù)中心，相應(yīng)的機(jī)房IT設(shè)備的集成度越來越高，散熱需求越來越迫切，傳統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)和設(shè)備都面臨革新。如何同時(shí)兼顧高效計(jì)算和高效散熱是數(shù)據(jù)中心建設(shè)要考慮的重點(diǎn)問題，液冷是近年里業(yè)內(nèi)發(fā)展最迅速并被廣泛推崇的解決方案。
目前數(shù)據(jù)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(tǒng)中，發(fā)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(dǎo)熱金屬構(gòu)成的封閉腔體）來導(dǎo)熱，然后通過液體循環(huán)帶走熱量。由于服務(wù)器芯片等發(fā)熱器件不用直接接觸液體，所以該系統(tǒng)不需對整套機(jī)房設(shè)備進(jìn)行重新改造設(shè)計(jì)，可操作性更強(qiáng)，因此冷板式液冷也是三種液冷方式中成熟度最高、應(yīng)用最廣泛的。
但是，液冷相對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心部署方式來說仍是一個(gè)巨大創(chuàng)新和革命，IT設(shè)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(yùn)營和維護(hù)也需要采取與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心截然不同的方式，部署和使用液冷技術(shù)需要依靠更多的標(biāo)準(zhǔn)化要求進(jìn)行規(guī)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(guī)定了冷板式液冷系統(tǒng)的液冷服務(wù)器、配套基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，并對其測試驗(yàn)證、監(jiān)控和控制、運(yùn)維管理等具體環(huán)節(jié)做出了方法說明，適用于冷板式液冷設(shè)計(jì)、施工、部署、運(yùn)維等環(huán)節(jié)的技術(shù)指導(dǎo)。
2 術(shù)語、定義和縮略語
2.1 術(shù)語和定義
2.1.1 液冷 一種采用液體帶走發(fā)熱器件熱量的數(shù)據(jù)中心制冷方式，適用于需提高計(jì)算能力、能源效率、部署密度等應(yīng)用場合。
2.1.2 冷板式液冷 通過冷板（通常為銅鋁等導(dǎo)熱金屬構(gòu)成的封閉腔體）將發(fā)熱器件的熱量間接傳遞給封閉在循環(huán)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(jī)柜 提供冷卻液體進(jìn)出，針對電子設(shè)備進(jìn)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(jìn)行液冷電子設(shè)備間的冷卻液體分配的系統(tǒng)，提供二次側(cè)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(cè)循環(huán)系統(tǒng) 連接室外冷源裝置的循環(huán)回路系統(tǒng)，也稱CWS Loop，屬于液冷系統(tǒng)一次側(cè)。
2.1.7 專用冷卻液系統(tǒng) 連接冷量分配單元（CDU）和冷卻設(shè)備之間的專用冷卻液循環(huán)系統(tǒng)，也稱TCSLoop，屬于液冷系統(tǒng)二次側(cè)。
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(jìn)、回水方式不同分為分水器和集水裝置，按進(jìn)、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(tǒng)中的一種不需要工具就能實(shí)現(xiàn)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(shí)間
MTTR Mean Time To Restoration 平均修復(fù)時(shí)間
冷板式液冷--液冷服務(wù)器（6-2）
3.1 快速接頭
根據(jù)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(jù)實(shí)際需求，選擇合適的快速接頭，具體指標(biāo)參數(shù)見
表1。
液冷快速接頭需滿足可維護(hù)性、可靠性、流阻性能等多方面的需求：
①需滿足免工具維護(hù)的需求，可以免工具進(jìn)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(hù)過程以及對服務(wù)器和機(jī)柜不會(huì)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(fā)生故障并需要更換時(shí)，能方便更換的要求；
⑤需滿足液冷系統(tǒng)的阻抗要求，在指定流量范圍內(nèi)，阻抗應(yīng)盡可能低，有利于降低液冷系統(tǒng)的能耗。
3.2 液冷機(jī)柜
3.2.1 機(jī)柜
提供常規(guī)機(jī)柜功能的同時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，尺寸宜為600mm（寬）×1200mm（深）×2100mm（高）；
② 分集水器（Manifold）鎖附于機(jī)柜前側(cè)或后側(cè)，推薦在后側(cè)；
③ 上進(jìn)水，機(jī)柜上層配開孔擋板；下進(jìn)水，機(jī)架底部和地板需留對應(yīng)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(jī)柜內(nèi)部，機(jī)柜進(jìn)出水管連通的是CDU的一次側(cè)循環(huán)；CDU的二次側(cè)循環(huán)是由集分水器以及服務(wù)器冷板構(gòu)成的冷卻液循環(huán)，冷卻液從CDU出來，首先進(jìn)入進(jìn)水側(cè)集分水器，然后被“均勻”地分配給各個(gè)冷板，經(jīng)過冷板后冷卻液被匯總至回水側(cè)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(jìn)水管路進(jìn)入液冷機(jī)柜后，首先進(jìn)入進(jìn)水側(cè)集分水器，然后被“均勻”地分配給各個(gè)冷板，經(jīng)過冷板后冷卻液被匯總至回水側(cè)集分水器，最后通過回水管路流出機(jī)柜。
③為了保證各支路流量均勻，需盡可能降低流阻，每個(gè)支路的流阻差異不能超過10%的支路流阻，并應(yīng)盡可能使用大通徑集分水器，從而保證內(nèi)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(jī)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(jù)實(shí)際液冷機(jī)柜需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3.3 服務(wù)器
3.3.1 液冷系統(tǒng)的能效評價(jià)
液冷占比是指液冷系統(tǒng)中直接通過冷卻液帶走的熱量（功耗）與系統(tǒng)總功耗的比值。
液冷占比體現(xiàn)了液冷系統(tǒng)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(tǒng)提升能源利用效率。
液冷占比計(jì)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(tǒng)總功耗，包含直接液冷功耗和風(fēng)冷功耗兩部分。
建議液冷性能效率≥60%，風(fēng)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(jìn)行連接，需充分考慮連接的可靠性以及整體冷板的應(yīng)力。
a.使用軟管連接，一般不存在連接應(yīng)力問題，但是需要保證連接的可靠性，一般會(huì)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(xiàn)連接應(yīng)力問題，需設(shè)計(jì)緩沖區(qū)來加以解決。
②冷板的設(shè)計(jì)需要考慮可維護(hù)性，對于內(nèi)存等易維護(hù)部件，建議做到免工具維護(hù)
③冷板的對外管路接頭為快速接頭，不同的液冷系統(tǒng)，可選擇盲插接頭和非盲插接頭。冷板指標(biāo)要求見表3。
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