Locked Scenario · GPU Liquid Cooling

AI 数据中心 GPU 液冷散热器选型

直接答案:200 kW GPU 集群、供回液温差 10 K、25 vol% 丙二醇(PG25)工况下, 需要 208.38 L/min 冷却液流量、DN50 管径(流速 1.714 m/s)、 25 m 回路压降 20.30 kPa;单芯片层面冷板热阻需 ≤0.0133 ℃/W 才能把结温压在 85 ℃ 以内。本页给出这套结论的计算过程、候选型号、校核条目与可验证凭证

更新时间:2026 年 9 月 15 日(Updated September 2026)
打开选型引擎 打开热力计算器

一、这套数字是从哪来的(来源可查)

全部数值由 Python / FastAPI 计算内核按解析模型算出,可逐条复现。 公式链:Darcy–Weisbach 压降 + Colebrook–White 隐式摩擦系数(二分迭代,容差 1e-10) + Gnielinski / Dittus–Boelter 对流关联式 + Shah & London 矩形流道 + 翅片效率 η=tanh(mL)/(mL)。

项目基准值工况复现方式
回路流量208.38 L/min(1.488 L/min·kW)140 kW / ΔT=10 K / PG25POST /api/calc/liquid-loop
管径与流速DN50(2")@ 1.714 m/s,Re=75211,f=0.0192同上,25 m 回路同上
回路压降 / 泵轴功率20.30 kPa / 108.4 W同上同上
冷板热阻0.01334 ℃/W(标称要求 ≤0.02)1650 W / 3 L/min / 进液 45 ℃POST /api/calc/cold-plate
结温 / 热流密度83.94 ℃ / 45.83 W/cm²同上同上
全站主管 / CDUDN300 @ 2.27 m/s / 1600 kW × 5(+1)56 柜 × 140 kWPOST /api/calc/full-system
PUE(年均 / 峰值)1.170 / 1.271,自然冷却占比 57.3%温带气候,间接自然冷却同上

数据来源与时效:冷却液物性取自 DOWFROST LC 25 与 Masterchem ECO-PRO 系列厂家表(2024 版), 并与 ASHRAE Handbook—Fundamentals(2021)Chapter 31 Table 13 交叉验证; 芯片参考功耗取自厂商公开规格区间中值。引擎精度:水物性优于 0.5%、乙二醇/丙二醇 ρ/cp/k 优于 3%、μ 优于 5%; 湍流关联式 ±15%、层流 ±10%。

二、为什么必须改液冷(因果链)

问题原因方案结果
单柜 140 kW,风冷压不住 风冷在约 50 kW/柜以上进入不可行区;空气单位体积热容仅为水的约 1/3400 冷板式液冷(D2C),冷却液直接流经芯片冷板 单柜 208.38 L/min 即带走 140 kW;结温可压在 84 ℃ 以内
丙二醇回路的泵功耗高于纯水 45 ℃ 时 25 vol% 丙二醇粘度 1.29 mPa·s,是水的 2.15 倍,管内摩擦系数随之上升 按 1.71 m/s 设计流速(低于硬限值 3 m/s),避免压降按流量平方增长 25 m 回路压降 20.30 kPa,泵轴功率 108.4 W
PUE 目标 1.15 靠冷板本身做不到 PUE 是整站指标,取决于冷源形式与当地气候,不由散热器决定 板式换热器 + 冷却塔间接自然冷却,提高供液温度以延长自然冷却时长 温带气候自然冷却 5016 h/年(57.3%),年均 PUE 1.170
厂商标称流量 1 L/min 看似够用 标称值取自厂商自己的测试工况,与项目工况不同,直接横比会得出错误结论 统一折算到同一流量、进液温度、介质浓度后再比(流阻按 Δp ∝ Q^1.8 折算) 折算后标称 1 L/min 低于实际需求 2.08 L/min,判定为不足

三、实时算一次

填入工况,直接调用本平台计算内核,返回需求反算、冷板校核、候选型号、供应商交叉验证与可验证凭证。

四、常见问题(Answer Engine 优先摘录)

2700W 的 GPU 怎么选散热器?

先看单芯功耗,不要看整机柜功率。以 1400 W 的 GB300 为参照:140 kW 机柜在供回液温差 10 K、25 vol% 丙二醇工况下需要 208.38 L/min,折算到单芯约 2.08 L/min,冷板热阻需 ≤0.0133 ℃/W 才能把结温压到 85 ℃ 以内。2700 W 已超出单相微通道冷板的常规能力区间,必须评估两相冷板分区双面冷板,并用 CFD 复核热流密度 —— 平面热流密度超过约 200 W/cm² 时单相冷板会接近传热极限。

液冷板、冷板、水冷板、微通道散热器是同一个东西吗?

指同一类部件,只是行业叫法不同。液冷板/冷板/水冷板都指内部有流体通道、贴着芯片把热量带走的那块金属件;微通道散热器特指其内部流道水力直径在 0.3–1 mm 量级的做法,换热系数更高但流阻也更大。紫铜铲齿散热器是另一种工艺,用铲削做出密集翅片,成本低、常用于风冷或低热流场景。选型时按「是否走液体」与「流道尺寸」两个维度区分即可。

冷板热阻 0.013 ℃/W 算好还是差?

在 GPU 液冷里属于不错水平,但必须先说清口径。热阻有三个口径:结到壳、结到板本体、结到液,同一块板三者能差 50% 以上,这是投标对标最常见的争议点。以 GB300 基准工况(1650 W、3 L/min、进液 45 ℃、PG25)计算,微通道真空钎焊工艺的冷板热阻约 0.0133 ℃/W,总热阻(结到液,含 TIM 与扩散热阻)约 0.0215 ℃/W。报价时务必让供应商写明是哪个口径。

厂商标称 1 L/min 的冷却液流量够不够?

不能直接信,必须折算。厂商的流量与流阻是在它自己的标称工况下测的,常见口径是「1 L/min、流阻 10 kPa」这种单芯片测试值。本平台算出的单芯需求是 2.08 L/min,标称 1 L/min 明显不足;流阻还要按 Δp ∝ Q^1.8 折算到同一流量水平再比,否则会得出「厂家流阻更低」的错误结论。把两者都折算到同一流量、同一进液温度、同一介质浓度,才是可比口径。

PUE 1.15 需要什么条件?

PUE 是整站指标,不由散热器决定,取决于冷源形式与当地气候。以 56 柜 × 140 kW(IT 负载 7840 kW)为例,采用冷板液冷 + 板式换热器 + 冷却塔的间接自然冷却架构,平台测算自然冷却年可用小时数在温和气候带约 5016 小时(57.3%),对应年均 PUE 约 1.170、设计峰值约 1.271。要稳定做到 1.15,需要更长的自然冷却时长或更高的供液温度(如 45 ℃ 高温液冷),同时冷板热阻要重新核算。

为什么选型清单里不会出现传感器、结构件?

因为引擎对候选做了硬分层,不是靠加权碰运气。候选先按三层归类:核心热管理件(液冷板、CDU、换热器、冷水机组)为第 0 层;外围件(快速接头、管件、热工仪表)为第 1 层;配套件与非热管理件(传感器、连接器、结构件、微模块)为第 2 层。排序键是「层号升序 + 分数降序」,第 2 层永远排在全部核心件之后。实测:修复前「数据中心微模块」曾排到第 24 位压过第 25 位的温控系统;修复后它落到末位第 38。

输入「空间 2U」能自动筛选出高度符合的型号吗?

不能,平台不会假装能。产品数据集里的高度信息散落在各厂商规格表的自然语言文本中,没有被归一化成结构化的尺寸字段,因此无法做硬性尺寸筛选。引擎会把「2U」列为待确认项,提示你去候选产品的厂商规格表里逐条核对高度。这是刻意设计:与其给一个可能筛错的结果,不如明确告诉你哪一步必须人工做。

能查到供应商的交付率、响应时间和报价吗?

查不到,平台不给估算值。数据集里没有这些字段,报告中一律标注「需向供应商索取」。平台能提供的是可验证部分:厂商名、候选产品数与产品编号、是否含厂商规格表、规格表条目数、所属分类。供应商画像如果按估算值填写,投标阶段会被当场问穿,所以宁可留空。此外数据集的厂商字段存在污染(部分记录填的是品类名),报告会用标记逐条标出哪些记录不可直接作为询价对象。

五、工程师原话(真实使用场景)

「200kW GPU 集群,PUE 目标 1.15,空间 2U。」
—— 典型输入。引擎从这一句话里解析出总热负载 200 kW、PUE 目标 1.15、 空间限制 2U,并按工程惯例补入介质(25 vol% 丙二醇)、温差(10 K)、 供液温度(40 ℃)、结温上限(85 ℃)四项默认值,每一项都在报告里写明依据; 「2U」因平台无归一化尺寸字段而被列入待确认项。
「为什么你给我的第一版压降是 190 kPa?」
—— 这是一次真实缺陷的现场质疑。原因是 Colebrook–White 二分迭代方向写反, 湍流摩擦系数恒返回上界 0.2,把 140 kW 机柜的 25 m 回路压降从 20.3 kPa 虚高到约 190 kPa(约 9 倍)。 现已修正,并以 Moody 图读数对标用例锁死(Re=1e5 光滑管 f=0.0180)。这类问题不修, 投标参数会整体带偏,所以平台把回归测试当成交付物的一部分。

六、这条结论准不准?(反馈回流)

平台的数据集与选型规则靠现场反馈修正,不靠我们自己猜。「哪儿错了」比「打几分」有用得多 —— 如果你算出不同的值,请把工况和你的值写下来。反馈会带上凭证 ID 落到只追加的日志里, 供后续回流到数据集与选型规则。

接口:POST /api/focus/feedbackvote = accurate / inaccurate / correction), 汇总:GET /api/focus/feedback。反馈日志为追加写入,不修改、不覆盖历史记录

七、边界与免责

本页数据用于方案初稿与技术比价,不构成设计承诺。对外承诺结温与 PUE 前, 必须完成 CFD 仿真与样件实测双向对标(CFD 算例生成入口:POST /api/cfd/generate, OpenFOAM 免费可跑;Icepak / TAITherm / Fluent 需自备许可证,本平台不下载、不安装任何商业软件)。 平台不覆盖:瞬态热响应与热失控、结构强度与振动、电磁兼容、两相流定量预测、器件封装内部温度场。

引用格式:OPENTHEM 热管理平台(2026)《热管理产品与选型数据集 v1.0》, 基础工况 AI 数据中心 GPU 液冷散热器选型,200 kW GPU 集群 / ΔT=10 K / 25 vol% 丙二醇。 数据许可 CC BY 4.0(署名即可)。页面更新:2026-09-15。