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数据中心液冷系统工作原理图解
分类：
新闻资讯
作者：
铁氟龙管小姐姐
来源：
铁氟龙管小姐姐
发布时间：
2026-02-01
访问量：
数据中心液冷系统通过液体替代空气作为冷却介质，高效带走服务器高热部件（如CPU、GPU）产生的热量，实现更低PUE、更高功率密度与更优能效。其核心原理基于液体比热容远高于空气（约3000倍），传热系数提升25倍，从而在密闭循环中实现精准热管理。
一、主流液冷技术类型与工作原理
1.冷板式液冷（间接接触）
工作方式：在CPU、GPU等高热芯片表面贴装金属冷板，内部通路中循环去离子水或乙二醇溶液，通过热传导吸收芯片热量。
热交换路径：
芯片→冷板→二次侧冷却液→CDU（冷量分配单元）→板式换热器→一次侧冷却水→冷却塔/干冷器→散热至环境
特点：
o保留原有服务器机柜结构，改造成本低
o仍需少量风扇冷却非液冷部件（如内存、硬盘）
o适用于存量数据中心升级，占液冷市场91%份额
o典型PUE可降至1.2左右
2.浸没式液冷（直接接触）
工作方式：将整机或关键部件完全浸入绝缘冷却液（如氟化液、矿物油）中，液体直接与发热元件接触吸热。
分类：
o单相浸没式：冷却液始终为液态，通过自然对流或泵驱动循环，热量经CDU换热后由一次侧系统排出。
o两相浸没式：冷却液吸热后部分汽化，气态工质上升至冷凝器冷凝回流，形成相变循环，散热效率更高。
特点：
o可完全取消风扇，噪声降低10–15dB
oPUE可低于1.1，适合AI算力集群、HPC场景
o需专用密封机箱，部署密度略低于冷板式
o对冷却液纯度与绝缘性要求极高
3.喷淋式液冷（局部接触）
工作方式：冷却液从机箱顶部喷淋模块精准滴落至高热元件表面，通过液膜蒸发与对流换热带走热量，废液经流道回收至换热器。
特点：
o介于冷板与浸没之间，兼顾散热效率与维护便利性
o可实现无风扇运行
o应用较少，技术成熟度低于前两者
二、核心组件与系统架构
注：CDU是液冷系统的“心脏”，其水泵性能直接影响系统PUE。采用磁浮轴承水泵可节能30%以上。
三、系统热循环流程图解
1.热量捕获：服务器内冷板或浸没液吸收芯片热量，冷却液升温。
2.热传输：高温冷却液经二次侧管路输送至CDU。
3.热交换：CDU内板式换热器将热量传递给一次侧冷却水。
4.散热释放：一次侧冷却水经管道输送至冷却塔或干冷器，向环境散热。
5.循环回流：降温后的冷却液返回CDU，重新进入二次侧循环。
四、技术优势对比
数据来源：科智咨询、Uptime Institute研究
五、未来趋势与挑战
趋势：
oAI芯片功耗持续攀升（NVIDIA H100达700W），液冷成为高密度算力唯一可行方案
o国家“东数西算”工程推动液冷标准化，2025年渗透率预计超40%
o与储能系统协同部署，实现余热回收与综合能源管理
现存挑战：
o冷却液泄漏风险仍需高可靠性快接头（UQD）与泄漏检测系统保障
o缺乏统一接口标准，厂商间兼容性差
o运维人员对液冷系统认知不足，培训体系尚未完善
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主要产品有：①管类：铁氟龙管、四氟管、PTFE聚四氟乙烯管，FEP管，PFA管，PVDF管；②热缩管类：PTFE热缩管，FEP热缩管，PFA热缩管，PVDF热缩管；③板棒膜类：PTFE板棒膜，FEP板棒膜，PFA板棒膜，PVDF板棒膜；④其他绝缘材料类：硅胶、PU、PE、PVC、UPE等；⑤特殊类：PFA进口接头，螺旋管，弹簧管，旋切管，焊条，三通，直通，垫片，接头，锥棒，扩口管，封口管，编织管，波纹管等。同时可应客户要求订制加工生产各种规格的氟塑料产品。
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关键词：
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