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H3C服务器绿色液冷技术的节能原理与实现

H3C服务器绿色液冷通过介质与架构创新,从源头降低散热功耗、压缩PUE并提升算力密度,实现显著节能。

12月 24, 2025 — 慧弘信息
H3C服务器绿色液冷通过介质与架构创新,从源头降低散热功耗、压缩PUE并提升算力密度,实现显著节能。核心路径是用高热导液体替代空气作为主散热介质,结合风液兼容智能切换、靶向冷板与浸没相变,再辅以整机柜集成与智能管控,形成“降功耗+提效率+缩PUE”的闭环。
 
核心节能机理与实现方式
 
1. 介质与相变红利(物理基础)
液体导热与比热容远优于空气,可高效带走热量并消除局部热点。冷板液冷用PG25等冷却液靶向冷却CPU/GPU/内存/SSD等核心部件,液冷占比≥75%,能实现GPU降温≥20℃、CPU降温≥10℃,有效减少风扇满转运行频率以及核心部件因过热导致的降频现象。相变浸没则利用氟化液汽化潜热进行散热,液冷占比达到100%,单U解热能力≥3.5kW,可支持1376W高功率芯片,能将PUE压至1.1以内,节能效果更极致。
 
2. 风液兼容智能切换(动态适配)
采用“低负载用风冷、高负载切液冷”的动态适配模式,避免液冷系统全天候高功耗运行。同时搭配模块化设计,可根据实际需求按需扩容与切换,能适配不同功率密度的AI服务器与通用服务器,兼顾部署灵活性与能效提升;该技术于2025年获CDCC优秀技术成果,已实现规模化落地应用。
 
3. 整机柜集成与靶向冷却(系统优化)
采用冷板整机柜一体化设计,通过冷板精准覆盖核心热源,再配合液冷背门、RDHX(间接蒸发冷却)等部件提升液冷占比至接近100%,大幅减少机房空调与服务器风扇的能耗;配备的CDU(冷量分配单元)可实现精准控温与流量调节,降低循环泵运行功耗,且支持1+1冗余配置与带液维护,在保障运行可靠性的同时进一步优化节能效果。
 
4. 降风扇与空调功耗(直接节电)
冷板液冷服务器的风扇转速可显著降低,而浸没式液冷服务器可直接取消风扇,能大幅减少服务器自身的散热功耗;与此同时,机房空调可提温运行,减少冷量浪费,其中冷板液冷方案可将PUE降至1.2以下,相变浸没方案可将PUE降至1.1以内,整体可实现节电30%—40%。
 
5. 高密度与算电一体(摊薄能耗)
液冷技术支持更高的机柜功率密度,可实现单机柜64卡等高密部署,提升单位面积算力产出,从而摊薄机房基建与制冷系统的单位能耗;算电一体架构将供电系统与散热系统整合设计,进一步优化整体能效与运维效率。
 
主流技术路线与节能效果说明
 
1. 冷板式液冷(风液混合)
实现方式为通过冷板覆盖CPU、GPU、内存等核心部件,搭配CDU进行精准控温,同时支持风液智能切换;节能关键在于靶向精准散热,有效降低风扇与空调运行功耗;典型PUE≤1.2,适用于通用算力部署、AI训推场景以及现有数据中心改造项目。
 
2. 相变浸没液冷
实现方式是利用氟化液的相变潜热进行散热,液冷占比达到100%,采用双重冷凝密封设计;节能关键在于借助潜热高效吸热,无需风扇运行,可实现极致PUE控制;典型PUE≤1.1,适用于超高密智算中心、大模型训练集群以及对节能要求极高的机房场景。
 
3. 油类浸没(G‑Flow)
实现方式为单相油浸散热,设计液体隧道结构,搭配导热垫优化散热效率;节能关键在于循环系统功耗低,采用0 ODP(臭氧消耗潜能值)环保介质,兼具节能与环保优势;典型PUE接近1.1,适用于高性能计算、科学计算等对散热需求较高的场景。
 
落地与运维要点
•冷却液选择:冷板液冷方案常用PG25(丙二醇+去离子水)冷却液,具有无毒、易维护的特点;相变浸没方案则采用氟化液,需重点关注密封设计与冷凝回收环节。
•漏液防护:在节点与机柜层面配备漏液检测装置,检测精度<0.5mL,同时设计导流通道,搭配RMC/BMC双层监控系统,全面保障运行安全。
•智能管控:基于负载变化与温度数据自动切换风冷/液冷模式,实时调节冷却液流量与水温,实现动态精准节能。
 
选型建议
•通用算力/混合负载场景:优先选择冷板式风液兼容方案,该方案兼顾节能效果与改造成本,PUE≤1.2,适合分期部署与常规运维模式。
•超高密AI训推/极致节能场景:建议选择相变浸没液冷方案,可实现PUE≤1.1,更适用于新建智算中心与大模型集群部署。
•现有机房改造场景:优先考虑冷板式液冷方案,可充分利用现有机房基础设施,降低改造投入成本,实现快速落地见效。
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