数据中心空气冷却和风-液混合冷却的能耗比较

李宇婷; 李志洋; 张润婕; 陶文铨

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (11) : 63 -72.

李宇婷, 李志洋, 张润婕, 陶文铨

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摘要

针对数据中心新型冷却方式与传统冷却方式能耗差异的问题，建立了数据中心的能源利用模型，详细介绍了服务器和冷却系统的关键部件及一维和三维耦合的建模方法，对服务器空气冷却和风-液混合冷却的系统部件进行了能耗分析。其中，空气冷却代表了传统的冷却方式，风-液混合冷却是面向高功率服务器的新型冷却方式。在服务器部件尺寸、芯片功率和芯片最高温度相同的前提下，对两种冷却方式的结果进行比较分析，以量化能源消耗方面的差异。计算结果显示：相较于传统的空气冷却，混合冷却总能耗降低16.19%;混合冷却主要降低了冷水机组压缩机和服务器风扇的能耗；混合冷却中由于液冷系统部分没有空气-水换热器，不仅简化了系统，还进一步提高了数据中心一次冷却侧和二次冷却侧的热量传递效率。研究说明风-液混合冷却在降低能源消耗方面具有明显优势。