news 2026/7/8 13:21:00

面向高密 AI 集群的全栈液冷架构:CDU、Sidecar 与 CRAH 如何协同

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张小明

前端开发工程师

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面向高密 AI 集群的全栈液冷架构:CDU、Sidecar 与 CRAH 如何协同

AI 服务器功率密度不断提升后,数据中心热管理已经不再是单纯的机房空调选型问题。

在传统数据中心中,服务器主要依赖风扇将热量排入机房,再由 CRAC、CRAH 等设备通过气流组织带走热量。这种模式适用于中低密度计算负载,但当 GPU、CPU、高速网卡和交换设备集中运行时,热量会快速聚集在芯片、服务器和机柜局部。

此时,即使持续提升风机转速、增加送风量,也可能无法有效解决热点、风道短路、机柜内温差过大和制冷能耗上升的问题。

面向高密 AI 服务器,热管理架构需要从“机房级降温”转向“芯片级—机柜级—冷源级”的全链路热量管理。

从芯片到机房,一套液冷系统如何运转?

一套完整的 AI 液冷系统,通常可以分为四层。

第一层,是芯片与服务器级换热。

GPU、CPU 等高热部件通过冷板与冷却液进行热交换。相比空气,冷却液具有更高的带热能力,可以更直接地把热量从芯片附近带走。

这一层的重点不只是冷板是否覆盖发热部件,还包括供液温度、单机流量、回路压差、快插接头和服务器维护时的隔离能力。

第二层,是机柜级冷却液分配。

高密 AI 机柜中,冷却液需要被稳定分配到多台服务器。工业富联科技服务的 Sidecar 水冷机柜,承担的正是这一职责。

Sidecar 通过歧管将主管道分流至多个服务器支路,并集成流量、压力、温度和漏液监测能力。运维人员可通过支路阀门隔离单台服务器,而无需关闭整个机柜的液冷回路。

对于持续运行的 AI 训练和推理集群而言,这种“单机可维护、整柜不停机”的能力,往往比单纯提升制冷量更重要。

第三层,是 CDU 冷量分配与一次、二次侧隔离。

CDU 是液冷系统的流体控制中枢。它连接机房冷源与服务器液冷回路,通过板式换热器实现一次侧与二次侧隔离,同时承担冷却液循环、供液温度控制、压差控制、过滤、补液、泄压和故障监测等功能。

工业富联科技服务提供机架式 CDU 120,以及机柜式 CDU 1350/2000 等产品形态。

其中,机架式 CDU 更适用于局部机柜或中小规模液冷场景;机柜式 CDU 则适用于大型 AI 集群的集中式冷量分配。方案资料显示,机柜式 CDU 可实现二次侧供液控制精度 ±0.5℃、进出口压差控制精度 ±0.1bar,为高密服务器提供稳定的流体控制基础。

第四层,是机房级残余热量处理。

液冷并不意味着 CRAH/CRAC 退出。

即使 GPU、CPU 等核心热源由液冷带走,内存、硬盘、电源、网卡、交换机及机房环境仍然会产生热量。因此,CRAH/CRAC 仍需要承担残余热负荷、温湿度控制以及液冷系统维护期间的环境保障。

从架构角度看,更合理的方式不是“风冷或液冷二选一”,而是:

液冷处理高热密度核心负载,风冷处理残余热量与机房环境。

存量改造与新建项目,为什么要采用不同策略?

存量数据中心最大的约束通常不是技术,而是业务连续性。

冷源、空调、供配电和机柜布局已经存在,业务不能长时间中断。因此,液冷改造更适合采用渐进式路径。

典型做法是先识别高热密度机柜,在机柜旁部署 Sidecar,优先为 AI 服务器导入液冷能力;再通过 CDU 接入现有一次侧水路,为服务器侧冷却液提供稳定循环;同时保留 CRAH/CRAC,用于处理残余热量和湿度控制。

这种风液混合路径能够降低大规模停机和一次性改造的风险。

对于新建 AI 数据中心,液冷则应该前置到总体规划阶段。CDU 部署位置、POD 划分、一次侧与二次侧管路路径、Rack Manifold 接点、维护空间、漏液监测和冗余设计,都需要与服务器、供电和网络架构同步规划。

工业富联科技服务的方案中,存量机房可通过 CDU、Sidecar 和 CRAH/CRAC 协同,实现逐柜导入和风液混合升级;新建项目则可采用 CDU 机柜或 POD 级设计,面向更高密度 AI 算力进行集中式液冷规划。

液冷选型前,技术负责人应先回答什么?

液冷项目不应从“先选哪个 CDU”开始,而应先回答四个问题:

第一,未来三年的机柜功率密度目标是什么?
第二,哪些设备需要液冷覆盖,哪些设备仍由风冷处理?
第三,现有冷源、空调和供配电系统还有多少扩容空间?
第四,液冷系统上线后,温度、流量、压力、漏液和能耗由谁持续监控和维护?

只有先明确算力规划、改造边界和运维模式,液冷才能从“设备采购项目”真正变成面向 AI 算力扩展的基础设施能力。

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