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液冷板組件由冷板、連接管路、快速接頭、漏液檢測裝置及內(nèi)部冷卻工質(zhì)等主要零部件構(gòu)成。
1. 冷板 冷板，與處理器接觸實(shí)現(xiàn)換熱的核心部件，冷卻工質(zhì)在內(nèi)部流動將處理器熱量帶走。在配套管路連接作用下，與配套管路、液體快速接頭、冷量分配單元、機(jī)柜冷卻工質(zhì)供回歧管、LCM等形成二次側(cè)閉合環(huán)路，并最終將處理器熱量傳遞至室外。 結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)散熱模塊與固定模塊的可拆卸性，可以分為一體式冷板和分體式冷板。一體式冷板的散熱模塊和固定模塊不可拆卸，分體式冷板的散熱模塊和固定模塊通過螺釘固定，可拆卸。
冷板材質(zhì) 目前行業(yè)內(nèi)大多使用銅材質(zhì)，也有部分廠家用鋁材質(zhì)的，但總體用量相對很少，主要考慮長期耐腐蝕性。一個系統(tǒng)中不應(yīng)有兩種電位差較大的金屬。 冷板設(shè)計(jì)要求 - 應(yīng)根據(jù)芯片的型號尺寸及電子信息設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以獲得更好的換熱效率。
冷板設(shè)計(jì)熱邊界條件曲線
2. 冷卻工質(zhì)
二次側(cè)冷卻回路中常用的冷卻工質(zhì)包括水基冷卻工質(zhì)和非水基冷卻工質(zhì)。其選擇需要在滿足冷卻性能需求的同時，還應(yīng)滿足二次側(cè)冷卻回路中所有浸潤材料的相容性和長期可靠性，并同時考慮IT設(shè)備及冷卻工質(zhì)本身維護(hù)的便利性、使用預(yù)期壽命及液體的成本等綜合因素。
水基冷卻液具有良好的傳熱性能，目前業(yè)內(nèi)多是選擇水基冷卻液作為冷卻工質(zhì)。水基冷卻液又分為純水液和配方液。 純水液以純水為溶劑，不添加任何其他材料或只依據(jù)防凍需求添加一定比例的乙二醇或丙二醇防凍劑，純水液通過維持超低電導(dǎo)率環(huán)境抑制浸潤材料的腐蝕和微生物的滋生。 配方液以純水為溶劑，依據(jù)防凍需求添加一定比例防凍劑,并添加緩蝕劑、殺生劑等添加劑，配方液通過添加劑降低浸潤材料的腐蝕風(fēng)險和抑制細(xì)菌生長。由于這些添加劑會降低水的熱傳導(dǎo)性能，也存在因消耗而失去作用的問題使用時需要定期取樣監(jiān)測冷卻液品質(zhì)。
調(diào)研業(yè)內(nèi)主要廠商使用情況，華為、曙光以25%乙二醇溶液為主，浪潮、新華三以25%丙二醇溶液為主。濃度25%并非定值，20%~30%均可，濃度不宜過高，否則影響工質(zhì)流動、散熱性能，也不宜過低，無法起到防凍作用及抑制微生物的作用，在濃度20%以上時，乙二醇溶液和丙二醇溶液對微生物即可起到一定的抑制作用。綜上所述，建議采用25%濃度的乙二醇溶液或丙二醇作為液冷系統(tǒng)的冷卻液。
3. 快換接頭 自封式快換接頭(QD)用于幫助維護(hù)人員檢修而提供快速連接，或斷開IT設(shè)備或其組件與液冷系統(tǒng)的連接并確保具備自封功能，進(jìn)而確保冷卻工質(zhì)不會泄漏，液冷系統(tǒng)運(yùn)行不受影響，IT設(shè)備可持續(xù)安全運(yùn)行。
自封式快換接頭一般有兩種設(shè)計(jì)，即手動插拔式和盲插式。 手動插拔式是需要人為手動握住快換接頭，進(jìn)行插拔連接操作的接頭設(shè)計(jì)，可分為單手插拔和雙手插拔式，因?yàn)樯婕笆謩硬灏蝿幼?需要保證足夠插拔操作空間。
手動插拔式快接 盲插接頭是一種通過壓力將公母頭插入導(dǎo)通或拔開斷開，無需手動操作的接頭設(shè)計(jì)，需要通過精確的滑軌設(shè)計(jì)或定位銷來輔助定位連接，并要保持導(dǎo)通所需的壓力，以避免公母頭滑移導(dǎo)致接頭液路斷開。
手動插拔式快接
快換接頭是公/母配置(插頭/插座、插件/主體等)配對使用的。斷開時，集成在快換接頭內(nèi)部的用于密封流體流動的自封閥芯會斷開流體的連接，以保護(hù)周圍設(shè)備不受影響，因此其選型必須嚴(yán)格限制每次斷開時冷卻工質(zhì)的泄漏量。一般要求單次插拔泄漏量小于1/6液滴(連續(xù)插拔6次，允許一滴滴落)或小于0.5ml，且建議使用液體泄漏量最小的快換接頭，此類接頭通常為無滴、無溢流或平齊斷面設(shè)計(jì)。
盲插式快接
在使用手動插拔快換接頭連接的系統(tǒng)中，應(yīng)考慮人體工程學(xué)問題(例如鎖緊機(jī)構(gòu)、連接力、空間限制)，確保易于維修。盲插設(shè)計(jì)通常還需要考慮安裝公差和不對中公差，設(shè)計(jì)可靠的盲插配合機(jī)構(gòu)(如導(dǎo)向裝置)。
盲插對中示意圖
4. 冷量分配單元（CDU） 冷量分配單元(CDU)是一種用于在液體回路之間進(jìn)行熱交換的裝置。CDU組件包括接口、泵、液-液或風(fēng)-液熱交換器、儲液罐、閥門控制裝置、監(jiān)控裝置、過濾器及各種傳感器，主要用于制冷量、流量、壓力及溫度的測量和控制。CDU使用的各種組件材料必須要和所用冷卻工質(zhì)進(jìn)行匹配測試驗(yàn)證，確保其相容性。
CDU主要分為集中式（機(jī)柜式）和分布式（機(jī)架式）。
集中式CDU通常為一個或多個IT設(shè)備的機(jī)架甚至整個機(jī)房提供冷卻，具備比分布式CDU所需更大的冷卻能力和供液能力。分布式CDU免二次側(cè)管路安裝，單臺CDU只為所在機(jī)柜服務(wù)器提供制冷能力，無法提供跨機(jī)柜的冗余能力，可靠性較集中式CDU低。 為避免CDU故障造成冷量不足，需要結(jié)合實(shí)際情況充分考慮CDU的N+1、N+2冗余備份，或?qū)DU內(nèi)部的泵驅(qū)模塊進(jìn)行N+1冗余設(shè)計(jì)，以確保足夠的冷量用于冷卻 IT設(shè)備，或構(gòu)成冗余設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)CDU的可在線維護(hù)。
集中式CDU和分布式CDU的對比分析如下表所示：
CDU的換熱器冷卻能力取決于其趨近溫度特性。趨近溫度是冷卻工質(zhì)在IT設(shè)備入口處的溫度減去一次側(cè)冷卻水在CDU入口處的溫度。除了趨近溫度之外，在考慮CDU的散熱及機(jī)械性能時，還有其他因素需要考慮。其關(guān)鍵參數(shù)包括： 趨近溫度(宜選用(3-10)°C)
液冷管路是液冷工質(zhì)流通的通路，液冷管路需要參與整個液冷系統(tǒng)的流量-流阻分配，同時為外接液冷設(shè)備提供簡便的轉(zhuǎn)接接口。IT設(shè)備內(nèi)管路選型需要考慮材料兼容性、流速（柔性管道中的流速應(yīng)控制在1.5m/s以下）、管路布置、安裝方式、流量分配設(shè)計(jì)以及可靠性方面的要求。 服務(wù)器液冷管路作為輸送冷卻工質(zhì)的通道， 需要具備如下技術(shù)要求： - 服務(wù)器液冷管路采用耐高溫耐高壓FEP波紋管或EPDM材質(zhì)軟管，工作壓力≥ 0.35MPa，最大承壓≥1MPa。
液冷管路主要分類如下：
各種材質(zhì)液冷管路對比：
6. 漏液檢測繩 由于計(jì)算節(jié)點(diǎn)通常是IT設(shè)備中最昂貴的組件，且存在泄漏的導(dǎo)電冷卻工質(zhì)可能造成設(shè)備損壞和數(shù)據(jù)丟失等風(fēng)險，因此需要檢測計(jì)算節(jié)點(diǎn)內(nèi)部潛在的泄漏，泄漏檢測分類一般分為間接和直接兩種方式。 間接方式：通過使用現(xiàn)有的壓力、流量、溫度和氣泡等傳感器和算法，來確定泄漏。 直接方式：在特定位置(如沿管路及接頭處)使用漏液繩/電纜、薄膜檢測帶等檢測作為傳感器，直接檢測漏液。 目前行業(yè)內(nèi)主要采用直接方式，使用漏液檢測繩進(jìn)行漏液檢測。 檢測原理： 漏液檢測繩基于液體導(dǎo)電原理檢測漏水是否發(fā)生，需與漏水控制器配合使用。當(dāng)檢測繩任何位置接觸到水時，2根感應(yīng)線便會發(fā)生短路，漏水控制器根據(jù)檢測繩電阻的變化判斷出漏水情況，并發(fā)出報(bào)警信號。 漏液檢測繩檢測原理
漏液檢測繩在服務(wù)器內(nèi)部的布局 漏液檢測繩在鋪設(shè)過程中注意的事項(xiàng)： 感應(yīng)線在敷設(shè)過程中應(yīng)保持干燥和潔凈。 感應(yīng)線應(yīng)避免敷設(shè)在易發(fā)生結(jié)露的地方。 感應(yīng)線禁止重疊纏繞，否則可能導(dǎo)致感應(yīng)線產(chǎn)生誤報(bào)警。 感應(yīng)線安裝時應(yīng)避免折彎半徑小于4mm(以某款常用線材舉例)，否則可能導(dǎo)致感應(yīng)線損壞。 感應(yīng)線纏繞式敷設(shè)時應(yīng)避免纏繞半徑小于24mm，否則可能導(dǎo)致感應(yīng)線損壞。 感應(yīng)線應(yīng)避免敷設(shè)在高溫高濕、振動、腐蝕性氣體環(huán)境及其他電子雜訊干擾源等環(huán)境。 感應(yīng)線安裝時或使用過程中，禁止人為用力擠壓與物體重壓， 否則可能導(dǎo)致感應(yīng)線損壞。 感應(yīng)線安裝時應(yīng)避免拉力過大，否則可能出現(xiàn)感應(yīng)線連接端線頭連接松動、連接不良、斷裂以及端子脫落等情況。 當(dāng)漏液中溶解有導(dǎo)電性物質(zhì)，或者溶解有防水性污染物(蠟，油分等) 時，可能發(fā)生無法復(fù)位現(xiàn)象，此時則需要更換感應(yīng)線。
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