数据中心冷板式液冷测试验证技术白皮书

1 前 言 数据中心需求量激增带来的高耗能、高排放与“双碳计划”之间的矛盾日益突出。工信部公布的数据显示，2021年全国数据中心总用电量达940亿千瓦时，2022年总用电量突破1000亿千瓦时。此外，随着单机柜功率密度的不断提升，数据中心面临能耗和散热的挑战越来越大。在此背景下，液冷技术在数据中心的应用得到行业广泛关注。 本白皮书概述数据中心液冷技术的优势和面临的问题，借助国家质量基础的方法论，通过测试验证技术的应用，从产品、系统、项目三个层级，探讨测试验证技术对冷板式液冷技术可靠性、能效提升等维度的影响，以期在满足高可靠性的基础上最大化的提升冷板式液冷技术的能效优势，实现冷板式液冷数据中心高质量发展。 本白皮书由中国通信工业协会数据中心委员会、中国计量科学研究院主编，液冷产品厂家、集成商、液冷数据中心业主、检测实验室等众多单位参编，在此表示感谢。 由于时间仓促，书中难免有不足之处，请同行专家批评指正，以便后续完善修正。 2 参编单位 中国通信工业协会数据中心委员会 中国计量科学研究院 中科智道（北京）科技股份有限公司 中国质量认证中心 英特尔(中国)有限公司 浪潮电子信息产业股份有限公司 曙光数据基础设施创新技术（北京）股份有限公司 新华三技术有限公司 山西数据技术有限公司 北京中科仙络咨询服务有限公司 江苏四为信网检测技术有限公司 中能测（北京）科技发展有限公司 北京中测信通科技发展有限公司 上海迪佑拂科技咨询服务有限公司 北京数字科智技术有限公司 科华数据股份有限公司 深圳易信科技股份有限公司 广东申菱环境系统股份有限公司 三河同飞制冷股份有限公司 南方电网大数据服务有限公司 润泽科技发展有限公司 联想（北京）有限公司 德赛英创（天津）科技有限公司 纯钧新材料（深圳）有限公司 安徽星载智算科技有限公司 3 参编专家 金和平 潘建初 沈庆飞 黄超 张晓雪 张伟 张开 陈凯 邢贺 席家林 林清民 魏芳伟 陈振国 白本通 刘和军 孙宇 黎小龙 陈新丹 陈刚 孙地 陈林 李金波 郭俊峰 汪新新 何伟宇 刘运 张小秋 帅旗 常乾坤 徐欣 吕俊哲 申圳 王龙 杨瑞 李兴粒 沈诚 祝敬 周绍荣 易明 胡宇昭 刘交通 刘晶晶 4 目 录 一、数据中心发展背景 ................................................................................................. 11 （一）数据中心高能耗现状 .................................................................................... 11 （二）数据中心能效相关产业政策 ........................................................................ 12 （三）数据中心发展趋势 ......................................................................................... 13 二、数据中心液冷技术介绍 ........................................................................................ 16 （一）液冷技术概述 ................................................................................................. 16 1、冷板式液冷（Cold Plate Cooling） .......................................................... 16 2、浸没式液冷（Immersion Cooling） ......................................................... 17 （二）冷板式液冷技术介绍 .................................................................................... 19 1、冷板式液冷技术原理....................................................................................... 19 2、冷板式液冷技术组成....................................................................................... 20 3、冷板式液冷技术在数据中心中的应用优势 ................................................. 21 4、冷板式液冷技术应用场景 .............................................................................. 22 （三）液冷技术面临的问题 .................................................................................... 22 三、冷板式液冷产品级测试验证技术 ........................................................................ 24 （一）液冷冷量分配单元（CDU） ....................................................................... 24 1、产品测试环境搭建 ........................................................................................... 24 2、模拟负载校准 ................................................................................................... 25 3、工艺性能测试 ................................................................................................... 26 4、性能测试 ........................................................................................................... 28 5 5、功能及逻辑测试 ............................................................................................... 32 6、安规测试 ........................................................................................................... 36 7、系统可维护性测试 ........................................................................................... 36 （二）快装接头 ......................................................................................................... 37 1、外观结构检查 ................................................................................................... 38 2、材质相容性试测试 ........................................................................................... 40 3、材质耐老化性测试 ........................................................................................... 40 4、流动性能测试 ................................................................................................... 40 5、可靠性测试 ....................................................................................................... 41 6、连接、断开循环测试....................................................................................... 44 7、连接力测试 ....................................................................................................... 45 （三）液冷服务器冷板 ............................................................................................. 46 1、设计检验 ........................................................................................................... 47 2、外观检查 ........................................................................................................... 48 3、结构检验 ........................................................................................................... 49 4、热性能测试 ....................................................................................................... 50 5、可靠性测试 ....................................................................................................... 51 （四）软管 ........................................................