不只是降温,更是控温
——塔能两相液冷,精准适配算力卡最优温区
同等负载,电费相差逾11倍——塔能两相液冷改造真实可查。改造前,单相液冷/风冷·高密度满载模式下,月电费高达33.7万元;采用塔能两相液冷·不停机改造后,月电费仅需3万元。上述数字来自同一算力中心内的真实运行对比:两侧服务器均处于高密度满载状态,电费差异主要来源于散热系统能耗的大幅下降。数字背后,是两套散热逻辑的根本分野。
一、核心痛点:高密度算力满载,单相液冷面临哪些挑战?
随着AI大模型训练与推理对算力的需求持续爆发,算力卡功耗快速攀升。一台算力服务器装载8张算力卡,单卡功耗约600W,整机热耗轻松突破5千瓦,单机柜散热需求高达40千瓦。
算力卡(如GPU)的最优工作温度区间通常在60至75摄氏度,在此温区内运行,性能稳定、寿命更长;一旦温度持续偏高,将触发降频保护,算力受损。传统风冷已完全力不从心,单相液冷虽是升级方向,却在超高热流密度场景下同样存在局限。
单相液冷依靠液体自身温度升高(显热)带走热量,在算力卡轻载时尚能应付;一旦进入高密度满载状态,热流密度急剧上升,液体升温速度远跟不上芯片发热速度,散热能力迅速饱和——结果是算力卡被迫降频,用户花了液冷的钱,满载时却享受不到预期算力。
行业关注点:机柜功率超过30kW并持续高负载运行时,单相液冷散热能力面临较大压力;部分高密度部署项目中存在温控趋紧、算力受限的反馈情况。各项目实际表现因系统设计、进水温度、运行工况等因素不同而存在差异。
真实改造数据对比
同楼层改造前后,未改造(单相/风冷)40台服务器月电费33.7万元,散热饱和、被迫降频,全周期改造需4至5个月、停工停产;塔能两相液冷改造后,88台服务器月电费仅3万元,相变带热、满载稳定不降频,现场施工仅需5至7天、业务不中断。
二、核心原理:相变潜热,换热能力远超单相——降温与控温双突破
图:两相液冷相变传热原理 | 液态沸腾气化,温度保持恒定同时释放巨大吸热能力
两相液冷的核心机制是相变潜热:工质液体在芯片表面沸腾气化时,温度保持不变,却释放出巨大的吸热能力。在特定工质与结构条件下,相变换热的传热系数可提升约一个量级,换热能力显著优于气冷方案。
更关键的是,两相液冷不仅能降温,还能精准控温:相变过程温度高度稳定,配合AI能效管理平台的动态调节,可将算力卡工作温度锁定在最优区间。这是两相技术区别于单相液冷的核心价值所在。
弹性响应机制
双两相液冷具备正比例弹性响应:芯片发热越多,工质气化量越大,带走的热量越多,无需手动调整流量,系统自动适应。功率从200W跳到600W,响应速度极快。传统风冷在同等机柜功率下仅能带走约30%的热量,还需占用额外空间;塔能双两相液冷单台设备仅占6U,空间紧凑、能耗低,真正实现“空间省、能耗省、算力足”。
图:源自航天科技的相变热控技术 | 工程化适配数据中心场景,±1°C恒温控制
相变热控技术自上世纪90年代起,便已在航天器高功耗设备的热管理领域积累了丰富工程经验。塔能科技依托专业热控研发团队,将相变热控方案工程化、产品化,推出双两相液冷技术——结合自研AI能效管理平台的动态调节能力,将CPU、GPU等算力卡的工作温度稳定在最优适配区间(60至75摄氏度),实现正负1摄氏度级的恒温控制。
液冷系统不再是被动的散热工具,而是主动适配算力波动的温度管家,从根源上规避因温度波动导致的性能衰减与算力损耗。
三、产品方案:两套路线,覆盖存量改造与新建场景
方案一:背板级两相散热系统——全年PUE 1.25以下
以插拔式背板配合塔能集成冷站的组合方案完成改造:机柜级改造采用插拔式气液两相换热背板直接替换原机柜后门,无需停机,单柜施工以小时计;室外冷源采用塔能集成冷站,模块化预制产品,现场仅需吊装就位、接管通电。热空气(30至45摄氏度)经背板相变散热后直接还原为冷风,即便机柜处于高功率满载状态,背板依然可持续高效带热,有效缓解单相液冷在高密度满载场景的散热压力。全年综合PUE可控制在1.25以下,现场不停机施工周期可实现5至7天。
图:背板级两相散热系统 | 插拔式改造,不停机施工5-7天,PUE≤1.25
方案二:芯片级泵驱两相冷板系统——全年PUE 1.1以下
采用0.5mm微通道冷板直接贴合CPU/GPU热源,工质在芯片表面发生相变,以正负1摄氏度精度将算力卡温度锁定在60至75摄氏度最优工作区间,彻底告别温度波动与降频损耗,真正实现从降温到精准控温的跨越。CPU/GPU正常工作温度高于室外环境,系统仅需室外干冷器完成自然散热,全年无需额外制冷能源,PUE可达1.1以下。满载不降频、不宕机,算力卡寿命更长,算力100%释放。
图:芯片级泵驱两相冷板系统 | 微通道冷板直贴热源,±1°C控温,PUE≤1.1
两相液冷 vs 单相液冷:高密度场景性能全面对比
从换热原理看,单相液冷依赖显热(液体升温),两相液冷利用潜热(相变气化),本质上换热效率更高。在满载散热能力方面,单相液冷易饱和、被迫降频,而两相液冷弹性带热无上限,满载不降频。温度控制精度上,单相液冷随负载波动、难以精控,两相液冷可实现±1°C精准恒温,将算力卡锁定在60至75摄氏度最优工作区。功率适应范围方面,单相需调节流量、响应较慢,两相从200W至600W自动适配、无需调流。换热系数在特定工况下,两相液冷约为单相的10至20倍(实际因工质及结构而异)。PUE能效方面,单相约1.3至1.5,塔能两相芯片级可达1.1、背板级可达1.25。
图:两相液冷与单相液冷性能对比全景 | 塔能两相冷板综合性能最优
四、市场布局:存量升级+新建配套,两大赛道同步发力
随着AI大模型算力密度持续提升,高密度算力中心(30kW以上机柜)正快速增长,单相液冷在高密度满载场景下的适用性逐渐收窄,液冷升级需求持续释放。塔能科技近期已成功落地算力中心液冷改造项目,并将持续大力拓展算力中心液冷市场,市场潜力巨大。
存量改造市场:大量已部署单相液冷且面临高密度满载散热压力的数据中心、算力中心、智算中心,是当前重要的潜在需求市场。塔能插拔式改造方案具备不停机、短工期(针对机柜背板替换)的特点,一个完整项目从调研、设计、生产到现场施工通常周期2至3个月,其中现场不停机施工可压缩至5至7天。
新建数据中心配套:为新建高密度算力项目提供完整两相液冷系统解决方案,从规划到投运一体化交付,从源头规避散热瓶颈,助力绿色算力基础设施建设。
塔能AI能效管理平台
实时监控每台算力卡工作温度,动态调优制冷策略,用软件定义硬件,让物联运维更简捷更节能。散热与控温双达标,算力与节能双提升——这是塔能双两相液冷技术为高密度算力中心提供的核心价值。