方案概述
高密度计算方案专为高性能计算（HPC）、人工智能训练、大数据分析等场景设计，支持20-50kW/机柜的超高功率密度。该方案采用先进的液冷技术、高压直流供电和智能热管理，实现极致的计算性能和能源效率。
本方案通过创新的散热技术和供配电架构，突破传统风冷的功率密度限制，支持GPU集群、AI加速器等高功率设备的稳定运行，PUE可控制在1.1-1.3的超低水平。
核心技术
冷板式液冷系统
- 技术原理：通过冷板直接接触发热元件，高效导热
- 冷却介质：去离子水+乙二醇（25%）
- 流量设计：1-2L/min/kW
- 温差控制：进出水温差5-8℃
- 冗余设计：双路供水，N+1水泵
336V高压直流供电
- 电压等级：336V DC（±168V）
- 整流效率：>98%
- 电池直挂：减少转换环节
- 安全性：悬浮接地，绝缘监测
- 兼容性：支持标准IT设备
行间制冷（In-row Cooling）
- 近距离制冷：消除热空气混合
- 变速风机：按需调节风量
- 热通道封闭：避免热气回流
- 精确控温：±1℃温度控制
智能热管理
- 实时监测：上千个温度传感器
- AI优化：机器学习优化气流
- 预测控制：提前调节制冷量
- 动态平衡：实时调整供液流量
设备配置
液冷系统
| 设备名称 | 规格参数 | 数量 | 备注 |
|---|
| 冷板 | 定制化设计 | 200套 | GPU/CPU专用 |
| 换热器 | 板式换热器 | 10台 | 不锈钢材质 |
| 冷却水泵 | 变频立式泵 | 4台 | 3+1冗余 |
| 蓄冷罐 | 50m³保温罐 | 2台 | 削峰填谷 |
| 水处理 | RO+EDI系统 | 1套 | 纯净水质 |
| 管路系统 | 不锈钢管路 | 1套 | 全焊接连接 |
供电系统
| 设备名称 | 规格参数 | 数量 | 备注 |
|---|
| HVDC整流柜 | 336V/500kW | 8台 | N+1冗余 |
| 电池组 | 336V/500Ah | 4组 | 锂电池 |
| 配电单元 | 336V/100kW | 20台 | 智能PDU |
| 监控系统 | 实时监测 | 1套 | 全系统监控 |
| 绝缘监测 | 在线监测 | 1套 | 安全保障 |
IT设备
| 设备名称 | 规格参数 | 数量 | 备注 |
|---|
| GPU服务器 | 8×A100 80GB | 50台 | 液冷版 |
| CPU服务器 | 2×EPYC 7763 | 30台 | 高性能 |
| 网络设备 | 800G InfiniBand | 10台 | 超低延迟 |
| 存储系统 | 全闪存100PB | 5套 | 高性能存储 |
| 管理节点 | 双路服务器 | 2台 | 集群管理 |
机柜系统
| 设备名称 | 规格参数 | 数量 | 备注 |
|---|
| 液冷机柜 | 48U/800×1200mm | 100台 | 集成管路 |
| 快速接头 | 自密封接头 | 400个 | 热插拔 |
| 漏液检测 | 电极式传感器 | 200个 | 全面覆盖 |
| 集水盘 | 不锈钢材质 | 100个 | 安全防护 |
技术参数
功率密度
| 参数 | 指标 | 说明 |
|---|
| 单机柜功率 | 30kW | 设计功率 |
| 峰值功率 | 50kW | 短时承载 |
| 总IT功率 | 3MW | 整体负载 |
| 功率密度 | 15kW/m² | 地板承重 |
散热性能
| 参数 | 指标 | 说明 |
|---|
| 总散热量 | 3.6MW | 包含PUE |
| 进水温度 | 35-40℃ | 高温运行 |
| 出水温度 | 43-45℃ | 温差控制 |
| 制冷效率 | COP>10 | 超高效率 |
| 水流量 | 180m³/h | 系统流量 |
供电效率
| 参数 | 指标 | 说明 |
|---|
| 整流效率 | >98% | HVDC优势 |
| 传输损耗 | <1% | 高压传输 |
| PUE目标 | <1.3 | 年均PUE |
| 节能率 | >30% | 对比传统 |
可靠性指标
| 指标 | 目标值 | 说明 |
|---|
| 可用性 | 99.99% | Tier IV标准 |
| MTBF | >300000h | 高可靠性 |
| 故障恢复 | <1min | 快速切换 |
| 漏液率 | <0.1% | 密封可靠 |
实施要点
管路设计
- 环状管网：确保供液可靠性
- 同程设计：流量均衡分配
- 坡度要求：3-5‰坡度，便于排气
- 伸缩补偿：热胀冷缩补偿
- 标识系统：颜色标识，便于维护
安全措施
- 漏液检测：多点检测，快速定位
- 绝缘监测：实时监测绝缘电阻
- 应急切断：自动切断供液
- 双路供电：确保安全运行
- 消防联动：与消防系统联动
控制策略
- 温度控制：PID精确控制
- 流量调节：按需分配流量
- 压力控制：恒压供水系统
- 水质管理：在线监测水质
- 能效优化：AI优化运行
测试验证
- 压力测试：1.5倍工作压力
- 水质测试：电导率<10μS/cm
- 流量测试：验证设计流量
- 温度测试：满载温度测试
- 效率测试：PUE实测验证
投资估算
初始投资
| 系统 | 金额（万元） | 占比 |
|---|
| 液冷系统 | 1200 | 40% |
| HVDC系统 | 600 | 20% |
| IT设备 | 900 | 30% |
| 机柜系统 | 180 | 6% |
| 控制系统 | 120 | 4% |
| 合计 | 3000 | 100% |
运营成本（年）
| 项目 | 金额（万元） | 说明 |
|---|
| 电费 | 900 | PUE=1.25 |
| 水费 | 50 | 补充水量 |
| 维护费 | 150 | 专业维护 |
| 人工费 | 100 | 技术团队 |
| 合计 | 1200 | |
相关技术链接
更新日志：
- 2026-01-17：创建方案文档，完成基础内容编写