数据中心液冷系统核心设备（CDU）与泄漏检测技术解析

云服务、机器学习（ML）和人工智能（AI）的蓬勃发展和应用不断推动对高性能和高能效数据中心的需求。同时，随着CPU和GPU等组件的功率密度不断增加，传统风冷解决方案的冷却能力已达到极限，在技术上已不适合以成本效益和能源效率的方式满足数据中心的冷却需求。液体冷却是现代数据中心最有效的解决方案，具有更高的效率和更高的冷却能力。为了将高功率 CPU、GPU 和网络交换机保持在热规格范围内，冷却液分配单元 （CDU） 为液体冷却回路和冷板提供更广泛的冷却能力，这些回路和冷板直接与热源热接口，与传统风冷相比，效率更高，灵活性更大。工采网将详细介绍冷却液分配单元（CDU）在液冷系统中的作用，并探讨几种关键的泄漏检测技术。

一、什么是CDU？

CDU，即冷却液分配单元，是现代数据中心液冷系统中的核心设备。它们充当控制中枢，调控冷却液的分布，确保温度与压力始终维持在最佳范围内。这种控制直接影响服务器冷板的性能、效率、寿命及整个系统的稳定性。通过提升数据中心系统级效率，CDU有助于降低高密度计算环境下的整体拥有成本（TCO）。

二、CDU的用途

CDU是液冷系统中不可或缺的设备单元，负责将冷却剂或水均匀的分配到整体系统中。CDU可以调节及控制冷却剂的流量、温度和流速。CDU与泵、散热器、热交换器和控制器等协同运作，确保冷却系统可以高效稳定的运行。根据具体情况不同，CDU具有不同的功能配置，例如传感器、监视器、流量控制阀等。此外，CDU还可以过滤冷却剂中的杂质，保持系统清洁，防止损坏其他设备部件。

三、液冷式系统中泄漏检测的重要性

在液体冷却系统中，冷却液泄漏会带来重大风险，并可能影响性能和可靠性。由于液体具有较高的散热系数，因此与传统的风冷式系统相比，液体冷却方法可以显著降低服务器卡的温度并提高整体系统性能。然而，这些液冷式系统中的任何泄漏都会对硬件和数据完整性构成威胁。未能检测到的泄漏可能会导致短路和电气故障、服务器组件腐蚀、停机和数据丢失以及昂贵的维修和更换成本。

可以采用多种泄漏检测技术来识别服务器卡和冷却液分配单元 (CDU) 中的液体泄漏。

1.温湿度传感器

服务器卡附近的湿度上升或温度突然变化可能表明存在潜在的泄漏。湿度传感器检测到湿度水平增加，这可能表明存在蒸发冷却液，进而指示系统中存在泄漏；温湿度传感器可以准确监测湿度，确保其保持在安全范围内。同样，可能的泄漏会导致冷却液溢出时温度显著升高，因此可以在服务器主板和 CDU 上使用温湿度传感器进行局部温度检测。这些传感器用作早期警报，在服务器机架发生物理损坏之前就泄漏或其他问题警告系统。这种温湿度检测方法最好与其他泄漏检测方法结合使用，以实现全面的监控计划。

2.压力传感器

从汽车到服务器，所有液体冷却系统都在特定的液压范围内运行，以实现超高的效率和安全性。系统压力突然变化通常表示出现了问题，例如冷却回路中的泄漏、堵塞或高温事件。通过将压力传感器集成到液体管路或 CDU中，可以实时检测液体压力的变化。这类传感器通常连接到自动控制系统，此类系统会在检测到泄漏时关闭流向受影响区域的液体，从而尽可能地减少液体泄漏造成的任何损坏。

3.液体流量传感器

CDU 中的液体流量监控至关重要，因为如果没有稳定的冷液体流量，元件和硬件可能很快就会过热并损坏。流量监控器有助于验证冷却系统是否高效运行，从而节省能源成本并延长设备使用寿命。监控流量还有助于识别泄漏、泵故障和其他问题。流速突然下降可能表示发生泄漏或泵故障；这两种情况对于液冷式服务器来说都很不利。因此，必须使用 液体流量传感器对其进行监控，液体流量传感器可以进行精确测量，从而验证流量是否得到准确监控并报告给系统控制器。

4. 超声波液位开关

通过发射超声波，监测冷却液表面反射的声波时间差，计算液位高度；当液位低于设定阈值（如 CDU 的冷却液水箱液位低于 20%）时，判定为泄漏并发送警报。主要用于 CDU 的冷却液水箱、服务器内置储液单元，监测 “总液位”，防止因泄漏导致的冷却液耗尽。XLS-1超声波液位开关是Gems的一款坚固产品，可替代磁簧开关液位传感器使用。XLS-1外形紧凑，应用极为灵活，并且带6个安装选项，可安装在各类特殊的应用中。XLS-1不含运动部件，因此不会发生常见的部件磨损问题。由于采用了超声波液位感应技术，XLS-1能降低客户的停机时间。XLS-1适用于水、水基和烃基液体，可完美用于泡沫和凝露可能影响其他传感技术的应用。另一方面XLS-1专为在具挑战性的应用中可靠运行而设计，是发电机、水箱、散热器、打印机和其他工业应用中流体液位检测的理想解决方案。

审核编辑 黄宇