一文理解数据中心液冷的冷却分配单元（CDU）

随着服务器加速计算技术、机器学习、人工智能（AI）和高性能计算（HPC） 的发展，数据中心环境中的热密度持续攀升，IT 冷却挑战日益严峻。液冷技术正迅速成为 高功率密度热点 的高效冷却解决方案。

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如图所示，随着数据中心机架密度的增加，空气冷却的效果远不及液冷。

▌使用液冷补充现有的机房冷却系统

为了确保高功率 CPU 和 GPU 能够 在规定温度范围内运行（即保持芯片壳体温度在安全范围内），冷却分配单元（CDU）提供了 更广泛的冷却能力、更高的效率，并比传统风冷解决方案更灵活。

CDU专为高热负载计算和高密度数据中心设计，提供关键的冷却能力和热量去除功能。CDU 提供受控的、无污染的冷却液，可用于热交换器、直连芯片冷却以及浸没式液冷设备。

▌什么是冷却分配单元（CDU）？

CDU是液冷系统的核心组件，旨在提高整体系统效率 并 降低高密度数据中心的总拥有成本（TCO）。

CDU在机架和服务器机箱内循环和泵送冷却液，并可利用机房冷却水系统（FWS） 和机架外部空气来冷却服务器。

▌液冷在散热方面更具优势

液体的热传递效率远高于空气，因此在 高机架密度 导致热负荷超过风冷系统承受能力时，CDU 就成为 最佳的热管理解决方案。

CDU 负责机房冷却水系统（FWS） 和 CDU 冷却液回路（TCS）之间的热交换，其中 TCS 运行在靠近 IT 设备的区域，提高冷却效率。

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Vertiv™ XDU，带架空地板的冷却分配单元

▌CDU 的工作原理

CDU 通过创建与冷冻水供应系统（FWS）隔离的二级冷却回路，实现 严格的冷却液管理，并精确控制冷却系统的温度、压力和流速。

CDU 维持次级回路的供液温度高于数据中心露点，防止冷凝，确保 100% 真实的显热冷却。

无论是自带冷却能力的列级 CDU（In-Row CDU），还是集成在机架内的 CDU（In-Rack CDU），液-液冷却分配单元必须连接到 现有 FWS，并通过热交换器将热量从CDU传递出去。

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Vertiv™ XDU，架空地板，前视图

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Vertiv™ XDU，后视图

对于液-气系统，CDU 通过内部热交换线圈设计将热量转移到外部环境空气中。

CDU 还配备了过滤器（通常为 50 微米），以保持冷却液的洁净，防止污染物或碎屑影响服务器冷板的完整性和性能。此外，大多数 CDU 系统还具备 集成泄漏检测、智能流量监测和报警功能，确保数据中心设备的安全运行。

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Vertiv™ Liebert® XDU 070，液-气热交换 CDU，用于芯片冷却

▌液-液 CDU 与液-气 CDU 的区别

·液-液 CDU 提供最佳冷却性能，但需要额外安装管道和泵以连接机房冷却水系统（FWS）。

·液-气 CDU 冷却能力有限，但无需连接机房供水管道，因此安装更加高效，占地更小，初始成本和安装成本更低。

·液-气 CDU 适用于本地化的高功率 IT 设备冷却，但仍需结合数据中心现有冷却技术来散热。

▌冷却分配单元（CDU）的优势

1. 高效冷却

CDU 比传统空调系统更紧凑、更灵活。由于 体积和重量更小，CDU 可以更靠近服务器，减少冷却液的输送距离，从而 降低能耗。

相比于传统空调和冷水机组，CDU 能够大幅减少功耗，提升 系统正常运行时间和可靠性，最终 降低长期运营成本。

2. 精确的温度控制

CDU 能够防止数据中心因过热而受损。

由于配备专用温控器，CDU 可精确控制温度，温度范围可 从 -20°C到 +70°C，使数据中心运营商能够根据需求 自定义冷却策略，从而 防止组件过热或发生火灾。

3. 冗余设计

CDU 采用冗余泵和多路电源输入，确保冷却系统的连续运行。

通过精准的温度、流速和压力控制，CDU 能够确保数据中心设备始终保持最佳运行状态，提高系统的可靠性和正常运行时间。

▌结论

冷却分配单元（CDU）是高密度数据中心中不可或缺的冷却解决方案，它提供精准的冷却液输送和严格的冷却系统控制。CDU有助于管理热负荷、降低能耗，并通过冗余设计提高系统可靠性。

此外，CDU 还推动了数据中心的环境可持续性，通过降低碳排放来支持绿色计算和能源高效运营。

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