机柜式行间CDU与机架式CDU技术对比

随着AI算力服务器功耗持续提升,冷板式间接液冷成为高密度算力集群主流散热方案。CDU(Cooling Distribution Unit,冷却分配单元) 是间接液冷系统的核心枢纽,承担一次侧冷却塔设施水与二次侧服务器绝缘冷却液隔离换热、介质循环、温度调控、流体监测等关键功能。

冷板式液冷架构

CDU内部通过板式换热器实现两套回路热量交换,物理隔离两种介质,避免一次侧水泄漏引发服务器短路风险;同时依靠泵组、调节阀、传感器实现冷却液循环供给与恒温控制。 

根据物理形态、部署位置,CDU主要分为机柜式行间CDU(In Row CDU)机架式CDU两大类。 

、机柜式行间CDU(In Row CDU)

机柜式CDU为独立标准机柜一体化设备,布置在服务器机柜行间(In-row),属于集中式换热方案。单台行间CDU可同时为多台IT算力机架提供二次冷却液,是大型智算中心广泛应用的方案。

机柜式CDU,工业富联 

机柜式CDU整机内部模块

1. 换热核心:板式换热器(PHE)

实现一次侧设施水与二次侧绝缘冷却液热量交换,是冷热能量传递核心,完全隔离两路流体,杜绝介质互通。

2. 动力模块:离心循环泵

为二次冷却液提供循环驱动力,推动冷却液流经所有服务器机柜冷板,克服长距离管路阻力。

3. 温控执行:电液比例阀

通过调节一次侧冷却水流量,动态控制板式换热器换热能力,稳定输出至服务器的冷却液温度。

4. 流体辅助组件

a. 补液罐:容纳冷却液热胀冷缩体积变化,同时承担系统补液、稳压功能;

b. 管路过滤器:过滤二次回路杂质,保护服务器内部冷板流道不发生堵塞。

5. 流体接口

a. 二次回路:冷却液供应口、冷却液回流口,外接多台服务器机柜;

b. 一次回路:冰水入口、冰水回流口,对接冷却塔供水管网。

、机架式CDU结构解析

机架式CDU为标准机架单元设备(2U/4U规格),直接安装于算力服务器机柜内部机架槽位,属于分布式机柜级换热方案一机柜配置一台机架式CDU,仅服务本机柜内部服务器,机柜之间液冷回路相互独立。

机架式CDU,工业富联 

设备高度集成化,内部模块包含:

1. 换热单元:微型热交换器

小型板式换热器,承担本机柜一次、二次回路热量交换。

2. 动力单元:内置循环泵

为本机柜封闭二次回路提供循环动力,管路短、管路阻力更低。

3. 智能控制单元(ECS)

搭载PID温控程序,集成流量、压力、温度传感器,实时采集回路运行参数;内置泄漏检测模块,近距离监测机柜内部漏液风险。

4. 流体辅助组件

液体容器(小型膨胀补液罐)、补液泵,完成系统稳压与自动补液;电动比例阀作为温控执行机构。

5. 流体接口

二次冷却液进出口直接对接本机柜服务器冷板;预留一次侧设施水进出口,接入机房冷却水主管网。 

、机柜式行间CDU VS 机架式CDU核心对比

对比维度 机柜式行间CDU(集中式) 机架式CDU(分布式)
部署方式 独立机柜,放置于服务器行间 机架设备,内嵌于单台算力机柜内部
服务规模 1CDU同时供给多台IT机柜 1CDU仅服务单台服务器机柜
设备规模 单机功率、换热容量大,设备体积大 小型化、模块化,单机换热容量较小
管路特征 二次回路管路长,管路阻力高;机房主干管路集中敷设 机柜内部管路短,回路阻力低;每个机柜均需布置一次冷却水接口
故障影响 单点故障会导致下游一排算力机柜停机 单台CDU故障仅影响本机柜,集群容错性更高
温控特性 统一集中温控,机柜之间温度一致性强 机柜独立温控,适配不同功耗、异构算力服务器
扩容模式 整排机柜统一规划,适合一次性大规模建设 支持机柜单机柜逐台按需扩容,建设灵活性高

机柜式行间CDU与机架式CDU是冷板式液冷系统两条不同技术路线,不存在绝对优劣,本质是集中式换热分布式换热的选择。 

在数据中心规划阶段,需要结合算力集群规模、单机柜功耗、机房分期建设方案、运维容错需求,选择匹配的CDU架构;同时结合两种CDU内部结构特点,优化管路设计、泵组选型、温控策略,保障液冷算力系统长期稳定运行。

资料来源:网络

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液冷技术通过冷却液直接/间接接触热源,核心结构包括:
  • 热交换核心  :冷板(CPU/GPU专用)、CDU(冷量分配单元);
  • 循环网络  :Manifold分液器、EPDM/PTFE管路、快接头;
  • 动力与控制  :变频循环泵(如飞龙股份电子泵)、智能温控系统。
主流方案中,冷板式兼容现网改造(占存量市场80%),浸没式为超算首选(PUE逼近1.0)。 2025年AI服务器的产值超过4000亿美元,年增45%。随着英伟达从Hopper系列向Blackwell系列转换,整个AI服务器产值提升。预计今年AI服务器的市场占有率会从去年的66%突破到今年的70%以上;另外,液冷散热方案的渗透率也有望从去年的14%提升到今年的30%。 涉及的材料有:铜、铝、复合金属材料、金属焊接材料、不锈钢、氟塑料、橡胶材料、密封材料、特种工程塑料、导热散热材料,热界面材料等 按照部件来分有:冷却塔、管道、CDU 液冷换热单元CDU 液冷板、接头、歧管、主泵和辅泵、流量控制系统、过滤系统等 系统集成方面有:空调、机柜、传感器、电源、泄漏检测、控制单元等 按照产业链来区分有:互联网企业,云服务器企业,代工企业、各个零部件企业、材料企业等; 欢迎大家加入我们,共绘服务器液冷散热未来!
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作者 808, ab