随着移动互联网、云计算和大数据的快速发展以及“数字中国”等国家战略的推进，全社会产生的数据量持续增长，带动数据中心建设不断提速。与此同时，人工智能和5G的兴起也推动了算力需求的大幅提升，散热压力随之日益增大。

当下风冷散热仍是数据中心主流的冷却方式，它具备建设成本低、技术成熟等优势，然而在散热效率上却远不及液冷散热。经实验证实，风冷数据中心的PUE（电能使用效率）通常在1.3～1.5，而液冷技术的PUE可降至1.05以下。

随着芯片性能不断提升，单芯片功耗或将突破1kW，单机柜则超过150kW。风冷散热会越发难以应对不断拓展的散热需求，而液冷散热则将凭借其更高的冷却能力成为下一代数据中心的更优选择。

根据发热器件是否与冷却介质直接接触，液冷技术可分为以下两大类：

①直接接触式液冷：冷却液与芯片直接接触，包括单相浸没式液冷、相变全浸没式液冷（两相浸没式液冷）和喷淋式液冷；

②间接接触式液冷：冷却液通过冷板间接带走热量，不与芯片直接接触，包括单相冷板式液冷和相变冷板式液冷。

由于冷板式液冷的技术相对成熟、改造难度小，现已成为市场的主流方案，帮助数据中心实现升级。

冷板式液冷技术：通过冷板将芯片等发热元件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体。冷却液带走热量，并将其传递到一次侧回路，通过冷却系统进行冷却，最后将热量排出系统。

▲ 冷板服务器

冷板式液冷技术利用冷却液作为热量传输的媒介，将热量从发热源头传递到远端后再进行冷却。冷却液的导热性能比空气更强，能更快地吸收和转移热量，有效降低算力中心的噪音和灰尘污染，优化算力中心的整体环境。

冷板式液冷系统主要分为一次侧(室外)循环和二次侧循环(室内)两部分。其中，一次侧的热量转移通过水温的升降实现，二次侧循环则通过冷却液温度的升降实现。

▲ 冷板式液冷系统

一次侧系统由室外散热设备、循环水泵、定压补水装置、水处理装置和管路等部件构成，它的冷源采用机械制冷系统和自然冷却系统，以响应二次侧末端不同的温度需求。

二次侧系统由换热冷板、冷量分配单元和循环管路、冷源等部件构成。二次侧液体回路是由冷量分配单元到机架，通过循环管路和IT设备连接，然后再通过循环管路返回冷量分配单元的设计。

冷量分配单元（Coolant Distribution Unit，CDU） 是散热过程中的关键部件，它主要由板式换热器、电动比例阀、二次侧循环泵膨胀罐、安全阀、进出水管专用接头、控制器及其面板等部件组成，用于一二次侧系统之间的热交换，并控制冷却液流量和温度。

此外，作为电子设备的一部分，换热冷板一并集成在液冷服务器中，提升了液冷系统的整体性与稳定性。

高效能：冷却液替代部分空气成为换热介质，结合风冷空调设备，显著提高散热效率；

高密度部署: 高效的换热能力持续提升机柜功率密度，适应高算力场景；

高可靠性：通过漏液检测、故障预警和安全监控机制，保障系统稳定运行；

节能降耗：大幅减少机械制冷设备的使用比例，降低整体能耗；

支持系统改造：冷板式液冷可兼容现有的风冷机房系统，通过简单的系统改造，直接接入原有系统。

①共用冷冻水系统液冷改造

改造方案：系统由风冷+液冷散热组成；风冷、液冷散热共用一套冷源，均由冷却塔和冷水机组提供，从冷冻水管路环网接入液冷CDU；新增液冷CDU和液冷二次侧管路环网；

特点：利用现有冷源，直接通过冷冻水管路环网接入液冷系统一次侧，改造难度低；

改造后收益：采用冷板式液冷机柜，提升了机柜的功率密度，提高了机房的有效使用面积，降低了机房噪音以及IT设备核心组件的损坏率。

②共用冷却水系统液冷改造

改造方案：系统为风冷+液冷散热；风冷、液冷散热共用一套冷源，液冷散热直接由冷却塔作为液冷一次侧，从冷却水管路环网接入液冷CDU；新增液冷CDU和液冷二次侧管路环网；

特点：仅改变原有冷却水系统，大部分冷水机组可实现关闭，显著降低能耗；同时在液冷一次侧新增水过滤装置，可有效保障进入液冷CDU的水质；

改造后收益：减少了机房除IT设备外的设备功耗，降低了机房PUE值，同时也提高了机房机柜的功率密度以及机房有效使用面积。

随着芯片性能的不断提升，市场对高效散热技术的需求也日益增长。为应对这一挑战，冷板式液冷力求在冷板材料导热性能、智能化控制系统及余热回收利用等各个方向获得突破。未来，随着技术成熟、标准完善和应用规模的扩大，冷板式液冷将在数据中心领域实现更为广泛的应用。