应对人工智能热浪：液冷趋势推动效率与性能提升

在没有液冷基础设施的情况下提高效率

许多数据中心都面临着一项挑战：既要支持下一代芯片，又要提升其运营能效。在理想情况下，许多数据中心都应该为每个机架配备液冷基础设施。但是，数据中心工程建设和改造可能会导致停机时间延长，同时还需要大量的时间和资金投入。虽然为每个机架铺设设施液冷线路确实有助于让数据中心变得更节能，但工程建设可能会为环境带来负面影响，因为施工过程需要耗用大量的水和能源。新数据中心的建设是一个漫长的过程，而从可持续发展的角度而言，该行业必须确保从现有空间中获取最大算力。

液到气冷却技术可以提供帮助。液到气热交换器可以在机架中运行封闭式的液体循环，然后将热量排入空气中，从而帮助数据中心管理人员在不依赖设施用水的情况下部署液冷技术。在此过程中，排入空气中的热量可通过现有的冷却系统进行管理。LTA 冷却系统可以支持高性能计算和下一代技术，还有助于在保持正常运行时间和可靠性的同时降低运营成本。

主机代管数据中心还可以利用 LTA 技术在其设施内运行高性能计算群集，从而帮助他们实现业务多元化并提升运营效率。LTA 装置的模块化设计还有助于数据中心随着冷却需求的增长而实现灵活扩展，无需耗时改造即可增强系统能力。

利用液冷技术节省水资源

这种说法看起来可能与直觉相悖，但巧妙设计的液冷系统的实际耗水量要少于风冷技术。许多风冷式数据中心利用蒸发冷却来进行温度调节。蒸发冷却系统使用大型热交换器，捕获室内由 IT 设备产生的热量。随后，这些热交换器会利用水来输送热量，使其穿过冷却垫并将水蒸发到空气中来进行冷却。由于水在此过程中会被蒸发，因此需要通过外部来源进行补充。

许多液冷系统使用的是闭环方式，可回收各个机架中的水。这些液体回路只需在水质出现问题时进行更换，并且可通过其他液体回路进行冷却，从而提供了更好的热传输能力和更有利的可持续发展机会。值得注意的是，水携带的热量可重复用于其他应用，如建筑供暖、溶冰、农业、废水处理或本地供热系统。这使数据中心具备了更强的可持续性，可将耗散热量的水资源密集型处理转变为可重复使用热量的更高效系统。

机架之外的液冷应用

数据中心还可以在基础设施（如储能）中使用液冷技术，从而提高可持续性。备用电源对于数据中心至关重要，因为该行业需要实现全天候正常运行，而不受本地电网服务中断或波动的影响。

此外，随着越来越多的数据中心开始自行发电，以减少对电网的依赖并提高弹性，他们需要现场储能设备来平衡电能生成和使用方面的差异。例如，太阳能可以极大提高数据中心的整体可持续性，但只有在太阳升起的时候才能产生太阳能。储能有助于使能源的产生和使用彼此独立。

数据中心的空间非常宝贵，因此储能设备需要占用尽可能少的空间。液冷技术可以提高储能应用中的能量密度，其原理与提升芯片密度如出一辙。在电池机架中铺设液冷线路，既能防止电池过热确保安全性，又能让设计人员将更多的电池放置在附近，从而提高能量密度。这样，数据中心内部的创新就可以应用于其支持基础设施，实现安全性和可持续性的双重提升。

维护液冷系统

在传统的风冷系统中，数据中心管理人员必须管理气流和进气温度，以满足冷却芯片的需求。但在这些应用中，冷却效果与整个机房环境息息相关，各个系统对冷却性能没有那么大的直接影响。

在液冷应用中，由于冷却回路直达芯片，因此计算能力与冷却系统的性能直接关联。如果发生冷却故障，即使是短暂故障，也会中断数据中心运行并损坏设备。过热、设备关闭和灾难性故障的持续时间通常不到 30 秒。这就要求在安装和维护冷却系统时，采用一种目的非常明确且以解决方案为导向的方法。

值得特别强调的一个维护环节就是液体管理。如果将冷却分配装置比喻为数据中心系统的心脏，那液体就是血液。如果冷却线路中的液体未经过正确处理和过滤，可能会导致微生物滋生、腐蚀、冷板污垢、冷却回路积聚碎屑，最终导致设备损坏。数据中心机架内安装着价值数百万美元的 IT 设备，容错空间微乎其微。数据中心人员必须了解如何管理水质，或者与具备相关经验的人员开展合作。

水质管理贯穿冷却设备的整个生命周期，从安装阶段就开始持续实施。水质管理通常包括定期清洁和更换过滤器、在安装期间或交付前冲洗辅助管路以防止在系统启动之前滋生微生物，以及定期进行液体检测和补充以确保液体质量。数据中心管理人员必须选择易于维护的冷却设备，并在安装设备之前制定保持水质的相关计划。

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