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一文读懂CDU:数据中心液冷系统的关键环节

2026年11月09日 09:18:48 人气: 14 来源: 上海朝辉压力仪器有限公司

随着人工智能、高性能计算和云服务持续发展,数据中心的算力密度不断提升,服务器芯片产生的热量也越来越集中。

在高密度算力场景下,传统风冷可能面临散热效率、机柜功率密度和运行能耗等多方面压力。液冷技术通过冷却液更高效地带走设备热量,逐渐成为高算力数据中心的重要散热方式。

在液冷系统中,有一台设备负责连接服务器侧冷却回路与设施侧排热系统,协调冷却液循环、热量交换、流量调节和运行监测。它就是CDU——Coolant Distribution Unit,冷却液分配单元。

简单来说,CDU不仅要“把热量带走”,还要让冷却液持续、稳定、可控地流动,并让运维人员能够及时了解系统状态。

01 CDU是如何工作的?

以常见的液-液型CDU为例,系统通常包含两个相对独立的回路:

IT侧二次回路:冷却液流经服务器冷板或机柜管路,吸收芯片及设备产生的热量后回到CDU;

设施侧一次回路:设施冷却水进入CDU,通过热交换器带走IT侧冷却液中的热量,再回到设施侧排热系统。

一文读懂CDU:数据中心液冷系统的关键环节

CDU在两个回路之间完成热量交换,但两侧介质通常并不直接混合。为了保证循环稳定,CDU还需要完成以下工作:

提供循环动力:循环泵推动冷却液持续流动;

调节流量和压力:阀门及控制部件根据系统需求调节各支路状态;

维持换热效果:热交换器将IT侧热量传递至设施侧;

监测运行状态:控制器和传感器持续采集温度、压力、流量、液位及冷却液状态等信息。

当温度、压力、流量或液位出现异常时,系统可以根据设定的报警逻辑提示运维人员。对于液-气型CDU,系统则通过液-空气换热器将热量传递给空气,可用于部分传统风冷机房的液冷改造场景。具体系统形式应以项目设计和设备配置为准。

 

02 CDU主要由哪些部分组成?

不同厂商和系统方案的配置会有所不同,但常见CDU通常包括:

冷却液箱:用于储存和补充冷却液,并配合液位管理与维护操作;

循环泵:为冷却液循环提供动力;

热交换器:实现IT侧回路与设施侧回路之间的热量传递;

流量控制阀:根据不同支路的冷却需求调节流量;

控制器与显示界面:用于参数设置、运行状态显示和报警管理;

在线监测传感器:持续采集温度、压力、流量及冷却液状态等关键数据。


泵、阀门和换热器决定冷却液如何循环和换热,而传感器则让系统运行状态变得可测、可见。

 

03 为什么要关注冷却液浓度?

液冷系统使用的介质可能是纯水,也可能是水与丙二醇、乙二醇等成分按比例配制的混合液。对于采用混合介质的系统,浓度变化可能影响:

•防冻性能;

•换热性能;

•流动阻力和泵送负荷;

•冷却液及相关部件的长期运行状态。

补液、泄漏、蒸发、介质混入或维护操作,都可能使冷却液浓度偏离目标范围。需要注意的是,冷却液浓度并非越高越好,具体目标值应根据介质类型、设备要求、环境温度和系统设计确定。

如果只依靠人工取样,往往存在检测间隔较长、数据不连续、异常发现滞后等问题。通过在线浓度监测,可以将冷却液状态从“定期抽查”转变为“连续可见”,为补液、维护和异常判断提供更及时的数据依据。

 

04 朝辉如何参与CDU监测?

围绕CDU及相关液冷管路,上海朝辉可从冷却液浓度、压力和温度等关键参数入手,协助用户建立更连续的状态监测思路。

1. CZ-A微型在线折光仪:关注冷却液浓度

CZ-A微型在线折光仪通过检测介质折射率变化,换算得到相应的浓度信息,可根据系统设计安装在CDU相关管路,或配置于取样、旁路等位置进行在线监测。

对于采用水基混合冷却液的系统,在线浓度监测有助于运维人员及时了解介质状态变化,并结合补液记录、泄漏排查和系统报警进行综合判断。

产品的测量范围、精度、输出方式、通信协议、接液材质及适配介质,应以对应型号的最新规格书和实际标定结果为准。针对PG25、EG25等介质,可根据具体工况确认适配方案。

 

一文读懂CDU:数据中心液冷系统的关键环节

2. PT124B-212T温压一体压力变送器:同一测点获取压力与温度信息

PT124B-212T温压一体压力变送器,将压力测量与温度测量集成于同一测点,可减少重复开孔和多点安装带来的配管复杂度,便于对液冷系统中的压力、温度状态进行同步采集。

在CDU及换热设备相关管路中,压力和温度数据可用于辅助判断循环状态、换热状态及设备运行变化。产品适用的压力范围、温度范围、测量精度及环境条件,应结合具体型号规格和现场工况进行确认。

一文读懂CDU:数据中心液冷系统的关键环节

3. 压力、温度与浓度:从单点参数走向系统判断

单独观察某一个参数,往往难以完整判断液冷系统状态。将浓度、压力和温度数据结合起来,可以更全面地分析系统运行变化:

浓度:关注冷却液介质状态是否处于目标范围;

供回液温度:辅助判断热量带走情况和换热变化;

泵前后压力及供回液压差:辅助判断循环能力和管路阻力变化;

换热器前后温差:辅助分析换热效果;

各支路流量:辅助识别支路分配、阀门或过滤器可能存在的异常。

这些数据还可以与控制器、楼宇管理系统或运维平台进行联动,形成报警、记录和趋势分析。最终的报警阈值和控制策略,应根据设备厂商要求、系统设计和现场调试结果确定。

05 让液冷系统可见、可测、可管理

CDU是连接服务器侧冷却回路、换热环节与设施侧排热系统的重要设备。泵、换热器、阀门和控制器决定系统如何运行,而温度、压力、流量和浓度等传感器,则让运行状态真正变得可见。

从人工抽检到连续监测,从发现问题到辅助预警,数据的连续性和准确性是液冷系统精细化运维的重要基础。

上海朝辉将持续围绕冷却液浓度、压力、温度等参数,优化面向数据中心及液冷应用场景的在线监测方案,为系统运维提供更多可量化的数据支持。

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