本文來源：突破電氣

當前數據中心高密服務器的液冷解決方案主要分兩大類，間接液冷技術與直接液冷技術，這種分類主要是基于液冷方案的室內末端形式劃分的。

間接液冷技術是指服務器熱源與液冷劑之間沒有直接接觸的換熱過程，主要分類有冷板式與熱管式。其中冷板式根據載冷劑在換熱過程中是否發生相變分為“單相冷板式”與“相變冷板式”，熱管式根據冷凝端的散熱形式分為“兩級熱管式”、“熱管+水冷式”。目前應用最多的是單相冷板式液冷解決方案。

圖1 兩級熱管式液冷服務器原理示意圖

圖2 熱管+水冷式液冷服務器原理示意圖

以華為的Fusionserver液冷服務器產品為例，采用了單相液冷板的制冷方案，單柜功率密度可以做到45kW/rack。載冷劑采用去離子水+BTA緩蝕劑，支持的最高進水溫度達到45℃，達到了DLC標準的W4液冷等級，以北京氣候為例（全年最大極端濕球溫度是31.5℃），可以通過冷卻塔實現全年自然冷卻，機房PUE理論上可以降至1.1。此外，由于簡化了制冷系統，因此提高了制冷系統的MTBF。

華為CH121L V5液冷計算節點

單相液冷板技術就目前的應用案例而言，還存在如下幾個問題：

液冷板的結構設計與服務器存在高度耦合關系，通用性低，因此拉高了產品成本； 目前處理器上的水冷頭雖然加入了微通道、噴射等復合強化換熱技術，但在單位面積上的換熱能力進一步提升，難度較大。目前聯想液冷板可以支持270W功率的CPU； 液冷板對循環冷卻介質的要求比較高，例如冷卻介質的PH、清潔度、Ca+、Mg+離子濃度要求等，這些參數會影響到液冷板的換熱能力、腐蝕、循環阻力等； 快插接頭的局部阻力較大，需要進一步優化。

直接液冷技術是指冷卻劑與電子元器件直接接觸的換熱過程，主要分類有噴霧式、噴淋式、浸沒式三種。噴霧式是指冷卻液加壓后在噴頭噴出后霧化為粒度很小的液滴，噴淋到電子元器件表面沸騰換熱，將熱量帶走。噴淋式是利用了高速強制對流換熱強化換熱密度的特點，原理與噴霧式類似。浸沒式是指將電子元器件浸沒在冷卻液內換熱，根據換熱過程是否發生相變分為單相浸沒式與相變浸沒式兩種。浸沒式液冷目前市場有小規模的商業應用案例。

阿里的飛天·麒麟液冷服務器一代產品已經走出實驗室，在位于張北的數據機房中做了小規模的應用。該液冷方案目標做到單柜功率密度100kW/rack，采用了3M公司的FC-72氟化液，沸點溫度是56℃，屬于相變浸沒式冷卻范疇。Tank內置冷卻液盤管，與電子元器件吸熱沸騰汽化后，氣態氟化液在冷卻液盤管壁面冷凝成液體，實現熱量從電子元器到冷卻液的轉移，冷卻液在CDU內與外循環的冷卻水通過板式換熱器換熱后，熱量最終通過室外的冷卻塔散到環境中去。目前，冷卻液的進口溫度是30℃，在后續的優化產品中可以進一步提高進水溫度，從而實現全年自然冷卻的目的。

阿里飛天·麒麟液冷服務器液冷方案原理示意圖

浸沒式液冷技術就目前的應用案例來講，還處在如下幾個問題：

容器的氣密性設計問題。因為容器內的氟化液與電子元器的換熱強度取決于電子元器件的負載率，當負載率波動比較大時，單位時間汽化的氟化液波動變大，進而導致容器內的壓力波動； 維護過程的氟化液逃逸問題。因為是相變浸沒式換熱，當需要更換或維護容器內的某個IT設備時，由于其他的設備業務還在運行，因此插拔IT設備過程中會有大量的氟化液逃逸出來。就FC-72而言，該氟化液屬于溫室氣體，且結構很穩定，意味著逃逸出來的氟化液將長期存在與大氣環境中，很難分解； 電子氟化液的成本高。目前生產適合浸沒式液冷氟化液的廠家較少，主要集中在3M公司，殼牌等跨國企業，因此短期內成本很難降低。

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