數據中心液冷系統核心設備（CDU）與泄漏檢測技術解析

chinaboy

云服務、機器學習（ML）和人工智能（AI）的蓬勃發展和應用不斷推動對高性能和高能效數據中心的需求。同時，隨著CPU和GPU等組件的功率密度不斷增加，傳統風冷解決方案的冷卻能力已達到極限，在技術上已不適合以成本效益和能源效率的方式滿足數據中心的冷卻需求。液體冷卻是現代數據中心最有效的解決方案，具有更高的效率和更高的冷卻能力。為了將高功率 CPU、GPU 和網絡交換機保持在熱規格范圍內，冷卻液分配單元 （CDU） 為液體冷卻回路和冷板提供更廣泛的冷卻能力，這些回路和冷板直接與熱源熱接口，與傳統風冷相比，效率更高，靈活性更大。工采網將詳細介紹冷卻液分配單元（CDU）在液冷系統中的作用，并探討幾種關鍵的泄漏檢測技術。
一、什么是CDU？CDU，即冷卻液分配單元，是現代數據中心液冷系統中的核心設備。它們充當控制中樞，調控冷卻液的分布，確保溫度與壓力始終維持在最佳范圍內。這種控制直接影響服務器冷板的性能、效率、壽命及整個系統的穩定性。通過提升數據中心系統級效率，CDU有助于降低高密度計算環境下的整體擁有成本（TCO）。
二、CDU的用途CDU是液冷系統中不可或缺的設備單元，負責將冷卻劑或水均勻的分配到整體系統中。CDU可以調節及控制冷卻劑的流量、溫度和流速。CDU與泵、散熱器、熱交換器和控制器等協同運作，確保冷卻系統可以高效穩定的運行。根據具體情況不同，CDU具有不同的功能配置，例如傳感器、監視器、流量控制閥等。此外，CDU還可以過濾冷卻劑中的雜質，保持系統清潔，防止損壞其他設備部件。
三、液冷式系統中泄漏檢測的重要性在液體冷卻系統中，冷卻液泄漏會帶來重大風險，并可能影響性能和可靠性。由于液體具有較高的散熱系數，因此與傳統的風冷式系統相比，液體冷卻方法可以顯著降低服務器卡的溫度并提高整體系統性能。然而，這些液冷式系統中的任何泄漏都會對硬件和數據完整性構成威脅。未能檢測到的泄漏可能會導致短路和電氣故障、服務器組件腐蝕、停機和數據丟失以及昂貴的維修和更換成本。
可以采用多種泄漏檢測技術來識別服務器卡和冷卻液分配單元 (CDU) 中的液體泄漏。
1.溫濕度傳感器
服務器卡附近的濕度上升或溫度突然變化可能表明存在潛在的泄漏。濕度傳感器檢測到濕度水平增加，這可能表明存在蒸發冷卻液，進而指示系統中存在泄漏；溫濕度傳感器可以準確監測濕度，確保其保持在安全范圍內。同樣，可能的泄漏會導致冷卻液溢出時溫度顯著升高，因此可以在服務器主板和 CDU 上使用溫濕度傳感器進行局部溫度檢測。這些傳感器用作早期警報，在服務器機架發生物理損壞之前就泄漏或其他問題警告系統。這種溫濕度檢測方法最好與其他泄漏檢測方法結合使用，以實現全面的監控計劃。
2.壓力傳感器
從汽車到服務器，所有液體冷卻系統都在特定的液壓范圍內運行，以實現超高的效率和安全性。系統壓力突然變化通常表示出現了問題，例如冷卻回路中的泄漏、堵塞或高溫事件。通過將壓力傳感器集成到液體管路或 CDU中，可以實時檢測液體壓力的變化。這類傳感器通常連接到自動控制系統，此類系統會在檢測到泄漏時關閉流向受影響區域的液體，從而盡可能地減少液體泄漏造成的任何損壞。
3.液體流量傳感器
CDU 中的液體流量監控至關重要，因為如果沒有穩定的冷液體流量，元件和硬件可能很快就會過熱并損壞。流量監控器有助于驗證冷卻系統是否高效運行，從而節省能源成本并延長設備使用壽命。監控流量還有助于識別泄漏、泵故障和其他問題。流速突然下降可能表示發生泄漏或泵故障；這兩種情況對于液冷式服務器來說都很不利。因此，必須使用 液體流量傳感器對其進行監控，液體流量傳感器可以進行精確測量，從而驗證流量是否得到準確監控并報告給系統控制器。
4. 超聲波液位開關
通過發射超聲波，監測冷卻液表面反射的聲波時間差，計算液位高度；當液位低于設定閾值（如 CDU 的冷卻液水箱液位低于 20%）時，判定為泄漏并發送警報。主要用于 CDU 的冷卻液水箱、服務器內置儲液單元，監測 “總液位”，防止因泄漏導致的冷卻液耗盡。XLS-1超聲波液位開關是Gems的一款堅固產品，可替代磁簧開關液位傳感器使用。XLS-1外形緊湊，應用極為靈活，并且帶6個安裝選項，可安裝在各類特殊的應用中。XLS-1不含運動部件，因此不會發生常見的部件磨損問題。由于采用了超聲波液位感應技術，XLS-1能降低客戶的停機時間。XLS-1適用于水、水基和烴基液體，可完美用于泡沫和凝露可能影響其他傳感技術的應用。另一方面XLS-1專為在具挑戰性的應用中可靠運行而設計，是發電機、水箱、散熱器、打印機和其他工業應用中流體液位檢測的理想解決方案。

游樂王子

這篇分享太及時了，正好在關注這類儀器，幫了大忙～

抓點小沙鼠玩

你的觀點很新穎，之前沒這么想過。

天字一號

看到樓主的帖子，瞬間感覺思路開闊了許多，真是太有幫助了！