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液冷数据中心【一次侧】原来这么多门道！

CDU承担着一次侧与二次侧回路之间的热量交换与工质管理功能，由换热器、二次侧水泵、管路组件、传感器、配电控制箱等主要部件与过滤器、稳压装置、自动补液装置等辅助功能模块组成，其工作原理是通过内部的换热器将二次侧吸收的高温冷却液与一次侧的冷冻水等介质进行热交换。

作为二次侧冷却的核心环节，CDU机组的主要性能取决于循环泵和热交换器的性能。

CDU中的水泵起液体流量输出的作用，在一定的流速范围内，单位时间流经散热区域的液体量越多，可携带的热量越大，散热效果越好。水泵的核心参数包括流速、扬程参数、功率效率比。随着智算中心IT系统的TDP增大，CDU的流速设计需要随之提高；水泵设计具备一定的扬程参数以克服管路的阻力损失，保证冷却液的稳定流速；功率效率比直接影响PUE，采用磁浮轴承技术的水泵由于摩擦导致的能量损失较小，比传统机械轴承方案节能30%以上。

热交换器决定了CDU的冷却能力，根据一、二次侧的冷却介质分为液-液（L2L）热交换器和风-液（L2A）热交换器。

液-液热交换器用于全液冷系统，一次侧、二次侧冷却液在间壁式换热器内部被壁面分开的独立空间中流动，通过流体对壁面的对流和导热进行换热，根据结构可分为管式、板式等形式。由于采用全液冷架构，散热能力更强，适用于高功率密度机架（>30kW），如AI训练服务器、HPC集群、超算中心等。但需要完整的液冷基础设施，包括冷冻水系统或自然冷却系统，初始建设成本较高。

风-液热交换器是一种结合风冷和液冷技术的冷却单元，核心思想是在二次侧采用液冷，但一次侧方向的热量通过风扇对流至外界环境中。当数据中心希望逐步引入液冷但暂未配备完整的外部冷却液回路时，风液CDU是一种低成本的过渡方案，主要面向机架功率密度在5-15kW之间的服务器集群。

此外，根据CDU在数据中心的设计位置，可分为集中式CDU和分布式CDU。集中式CDU位于机柜外，可同时服务多台服务器机柜，为提高系统的可靠性，二次侧CDU一般按不低于N+1的规模进行配置；分布式CDU位于机柜内，仅服务所在机柜的服务器，适用于规模较小的液冷数据中心。