上海本菱新能源科技有限公司

前言

随着AI大模型、智算集群、超算中心高速迭代，GPU、CPU算力功耗持续暴涨，单机柜功率轻松突破50kW乃至200kW。传统风冷散热已触及性能天花板，存在散热不足、机房噪音大、能耗高、PUE居高不下等诸多痛点。

液冷技术成为高密度算力场景的主流散热方案。而CDU（冷却液分配单元）作为整套液冷系统的核心中枢，承担着冷却液输送、冷热交换、温压调控、安全防护等关键职能，是现代绿色数据中心稳定运行、节能降碳的核心基石。

1. 什么是液冷CDU？

CDU（Coolant Distribution Unit，冷却液分配单元）是专为数据中心、AI智算机房打造的专业换热控温设备。

CDU相当于液冷系统的“心脏与分配中心”，精准将低温冷却液输送至服务器等IT设备，高效回收设备热量，实现室外冷源与室内算力设备的隔离式换热。

核心定位：一次侧室外冷源、二次侧设备液冷回路的独立隔离、智能衔接枢纽。

2. CDU核心组成

现代工业级CDU采用一体化模块化设计，五大核心模块协同工作，保障散热高效、运行安全：

2.1 板式换热器（换热核心）

实现一次侧水冷与二次侧绝缘冷却液的完全物理隔离、高效换热，杜绝杂质污染、设备腐蚀及漏电风险。

2.2 变频泵组（动力核心）

采用1+1/N+1冗余配置，根据算力负载动态调节流量，备用泵无缝切换，杜绝单点故障停机。

2.3 精密传感调控单元

搭载温度、压力、压差、流量、电导率高精度传感器，温控精度可达±0.5℃，均衡各机柜散热，彻底消除局部热点。

2.4 安全运维模块

内置精密过滤器、自动排气稳压装置、全域漏液监测系统，可自动过滤管路杂质、排出管路气泡、稳定管路压力，检测到微量渗漏即刻报警并切断支路，实现全方位安全防护。

2.5 智能PLC控制系统

搭载触控交互面板，支持本地操作+云端远程运维，可实时上传运行数据、故障预警、能耗统计，适配机房智慧运维平台统一管控。

3. CDU工作原理

CDU液冷系统采用双回路全隔离换热设计，分为一次侧冷源回路与二次侧设备冷却回路，内外介质完全独立，最大限度保障设备运行安全。

一次侧（室外冷源回路）：室外冷却塔、干冷器或冷水机组产出低温冷水，流入CDU板式换热器，带走二次侧冷却液传导的热量，升温后回流室外冷却设备循环制冷。温水液冷模式可将供水温度提升至25~35℃，冬季实现自然免费制冷，大幅降低制冷能耗。

二次侧（室内设备回路）：CDU泵组推送恒温绝缘冷却液（去离子水、乙二醇混合液、氟化液），输送至服务器CPU、GPU贴合冷板，液体吸收芯片运行产生的高热量，升温后回流CDU。

换热控温与防凝露设计：高温回流液通过板式换热器完成热量置换，降温后的冷却液再次循环输送至设备。同时系统将二次侧供水温度稳定控制在机房露点温度之上，彻底杜绝精密设备结露、短路风险。

4. CDU主流分类

4.1 按部署形态分类

机架式CDU：体积小巧，嵌入式安装于服务器机柜旁，适配小型AI工作站、边缘算力机房、存量机房轻量化改造，部署灵活、施工便捷。

行级集中式CDU：机房通道集中部署，单台可统筹整排机柜散热，主流功率300~600kW，适配中型智算机房、政企数据中心，管路布局规整，集中运维便捷。

兆瓦级撬装式CDU：大型一体化撬装机组，制冷功率达兆瓦级，面向万卡超算、大型云计算枢纽、国家级算力集群，可室外露天部署，承载超高密度算力负载。

4.2 按换热技术路线分类

液-液CDU（主流首选）：通过板式换热器对接室外冷水系统，单机柜散热上限可达50~200kW，可将机房PUE稳定控制在1.1~1.2，适配新建大型智算中心、高密度GPU集群，长期节能收益最优。

风-液CDU（存量改造首选）：无需改造室外大型冷水管网，冷却液通过内置风机与机房空气换热，改造成本低、工期短，适配老旧风冷机房过渡升级场景。

5. 液冷CDU与传统风冷核心优势对比

散热上限更高：传统风冷单机柜散热极限仅15kW，CDU液冷可支撑50~200kW高密度散热，完美适配大功率AI算力设备。

能耗PUE更低：风冷机房PUE普遍1.5~1.8，CDU液冷系统可将PUE稳定降至1.1~1.2，制冷能耗降低40%以上，契合国家绿色低碳政策。

运行环境更静音：摒弃大量服务器风扇高速运转，机房噪音大幅下降，打造低噪运维环境。

空间利用率更高：无需预留大量冷热通风风道，机柜排布密度提升60%以上，有效节省机房土建与运营成本。

设备寿命更长：精密设备恒温运行，无局部热点，硬件损耗大幅降低，显著延长服务器使用寿命。

6. 核心应用场景

适用于AI大模型训练集群、智算中心、HPC超算中心、云计算数据中心、边缘算力站、工业大功率控制设备、5G/6G通信高密度设备等各类高热流密度算力场景。

7. 液冷CDU安全性解析

多数用户顾虑液冷设备漏水风险，现代化CDU搭载多层安全防护体系，全方位杜绝安全隐患：

1. 双回路物理隔离，室外冷水与室内设备冷却液完全隔绝，无交叉污染风险；

2. 二次侧采用绝缘去离子冷却液，即便发生微量渗漏，导电风险极低；

3. 全域漏液监测+分区切断设计，实时预警、快速防护；

4. 管路采用耐压密封接头+自动稳压系统，规避压力波动引发的渗漏问题；

5. 泵组、供电全冗余设计，支持7×24小时不间断安全运行，无单点故障。

8. 行业发展趋势

在国家“东数西算”工程、PUE严控及碳中和政策驱动下，叠加AI高密度算力功耗持续攀升，液冷CDU已从可选方案变为高端算力机房标配。未来CDU将朝着集成化、智能化、自适应控温、自然冷却的方向迭代，持续为算力产业绿色低碳升级赋能。