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高算力数据中心单相浸没液冷系统设计与试验研究

数据中心运维管理  · 公众号  · 数据库  · 2025-05-14 12:18

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系统的实验模型,探究了该模型对静态和动态工作负载下 SPIC 的响应情况。 Huang [12] 模拟了泵驱动和浮力驱动式 SPIC 水箱,并证实泵驱动SPIC 系统具有优良的散热效果。 Li [13] 通过优化翅片高度、翅片间距、导热系数、挡板高度比、出口面积、入口流量和入口温度等参数提升了 SPIC 系统的运行性能。 Cheng [14] 测试了不同材质散热器强制循环 SPIC系统的运行性能,发现散热器材质对 SPIC 系统冷却效果的影响不大。相较两相浸没式冷却, SPIC 系统的换热特性略差 [15] ,但在流动稳定性、投资成本、安全性和可维护性方面具有优势,其更适合大规模商业应用。


目前,国内外对两相浸没液冷技术的研究相对成熟,而单相浸没液冷技术相关研究则较少。本文针对单相浸没液冷系统,在现有理论基础上合理设计方案、设备选型与系统调试,搭建了单相浸没液冷试验装置,深入探究了数据中心液冷系统的运行性能、评估了其改进空间及推广应用前景,在推动数据中心行业发展的同时,建立并完善了数据中心液冷研究型试验的教学实践模式。


二、 试验系统设计


单相浸没液冷试验系统由一次侧冷却液系统、二次侧冷却水系统,以及监测系统组成,具体包括:冷却液 Tank 、冷却液进液管路、冷却液出液管路、冷却液循环泵、板式换热器、冷却塔、冷却水出水管路、冷却水进水管路、冷却水泵、自来水管路,以及相应的监测设备,具体如图 1 、图 2 所示。该 SPIC 系统设计散热量为 20kW ,一次侧冷却液进出口温度为 50 /40 ℃;二次侧冷却水进出口温度为 15 /20 ℃。


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1 单相浸没液冷试验原理图图


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图2 单相浸没液冷试验装置实物图


SPIC 冷却液 Tank 可容纳 12U 服务器, Tank 内存放冷却液并设有液位计,通过冷却液进、出液管路与换热器相连接;服务器直接浸没在冷却液中,通过冷却液循环流动带走服务器散热。本试验中冷却液选用电子氟化液 Noah 3000D ,该液体为美国专利产品。在板式换热器中,高温冷却液将服务器散热量转移到低温冷却水中,再通过冷却塔散至大气中。氟化液进液管路上设有氟化液泵,出液管路上设置 Y 形过滤器。冷却塔通过冷却水进、出水管路与换热器相连接,其顶部设有喷淋泵,底部接自来水管路;冷却水泵被设置在冷却水出水管路上。监测系统由温度传感器、压力传感器、涡轮流量计、液位计浓度传感器及数据采集仪组成,用于实时监测并记录试验数据,具体参数见表 1


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