上海存简流体技术有限公司

企业动态

CDU到机架连接:为AI数据中心设计可靠的液冷软管组件

2026年08月17日点击:114

CDU到机架连接:为AI数据中心设计可靠的液体冷却软管总成

引言

在直接液体冷却系统中,CDU并非冷却液的终点。

冷却液必须从冷却液分配单元(CDU)流向机架、集管,最终到达为GPU或其他高功率组件服务的冷板。

这使得CDU与机架之间的连接成为冷却架构中的重要组成部分。

典型的路径如下:

CDU
↓
供液集管
↓
柔性软管总成
↓
机架集管
↓
分配软管
↓
冷板
↓
回液软管
↓
CDU

因此,软管总成不仅仅需要输送冷却液。

它还必须适应:

  • 压力
  • 温度
  • 流量要求
  • 机架移动
  • 安装公差
  • 维护要求
  • 反复连接和断开

对于高密度AI基础设施,这些细节决定了冷却回路能否在多年运行中保持可靠。

展示从CDU到机架集管和GPU冷板的完整冷却液路径,突出主要组件之间的软管总成

什么是CDU到机架软管总成?

CDU到机架软管总成是一种预配置的流体连接件,用于在CDU与AI机架的冷却分配点之间输送冷却液。

典型的总成可能包括:

液体冷却软管
+
端部接头
+
快速断开接头
+
压接连接

根据架构的不同,总成可能直接连接到机架集管或其他冷却分配组件。

关键在于,软管、接头和连接件应被视为一个工程化总成,而非独立的组件。


为什么CDU到机架连接至关重要

在系统设计过程中,主要冷却设备可能获得最多关注。

然而,连接点可能成为关键的故障位置。

潜在问题包括:

  • 冷却液泄漏
  • 压降过大
  • 软管扭结
  • 接头受力
  • 维护困难
  • 冷却液流量受限

设计良好的软管总成有助于在系统投入运行前避免这些问题。


1. 从冷却架构开始

在选择软管之前,先定义完整的冷却液路径。

例如:

CDU
│
├── 供液
│
▼
机架集管
│
├── GPU回路1
├── GPU回路2
├── GPU回路3
└── GPU回路4
│
▼
回液
│
▼
CDU

软管要求将取决于其安装位置。

CDU到机架软管与连接冷板到集管的短软管可能有不同的要求。
聚焦物理软管总成:软管本体、增强层、接头和快速断开接头


2. 确定所需流量

流量是工程师应首先确定的参数之一。

过小的软管可能产生过大的压力损失。

较大的软管可降低阻力,但也需要:

  • 更多的安装空间
  • 更大的接头
  • 更大的弯曲要求

因此,软管内径应根据实际冷却回路选择。

简单的设计顺序是:

机架热负荷
↓
所需冷却液流量
↓
软管内径
↓
压降
↓
泵 / CDU能力

这比仅仅因为匹配现有连接器而选择软管尺寸更可靠。


3. 选择软管材料

冷却液决定了应考虑哪些材料。

对于许多水基数据中心冷却系统,EPDM因其柔韧性和冷却液兼容性的结合而成为实用之选。

其他应用可能需要:

  • 硅胶
  • PTFE
  • PFA
  • 其他含氟聚合物结构

选择时应考虑:

  • 冷却液化学成分
  • 工作温度
  • 压力
  • 所需柔韧性
  • 洁净度要求

CJAN当前的产品组合包括专用液体冷却软管产品,包括LCH、LCH-SD和LCH-SDS解决方案。该公司的网站将LCH定位为为数据中心液体冷却开发的软管,而LCH-SD和LCH-SDS产品则专门定位于阻燃数据中心液体冷却应用。


4. 软管长度是一项工程参数

一个常见的错误是使软管尽可能短。

更短并不总是意味着更好。

过短的软管可能产生:

  • 拉伸应力
  • 接头不对中
  • 过度弯曲
  • 机架维护时操作困难

另一方面,过长的软管可能产生:

  • 额外的压降
  • 不必要的盘绕
  • 更多的安装空间
  • 走线不良

目标是提供足够的长度以实现自然走线和维护移动,而不产生不必要的软管余量。


5. 控制弯曲半径

软管应从CDU到机架沿平滑路径走线。

避免在紧邻接头处强制软管急弯。

更好的布置方式:

而非:

第二种配置可能在连接处附近产生过大的机械应力。

应始终遵循制造商规定的最小弯曲半径。


6. 安装时避免扭转

弯曲和扭转不是一回事。

软管可能在走线看似正确的情况下仍然承受扭转应力。

这种情况可能发生在:

  • 两个连接器未对中
  • 拧紧过程中软管发生旋转
  • 安装后机架发生移动
  • 软管长度不足

安装时,在最终连接固定之前,总成应处于自然位置。


7. 将接头与软管一起选择

CDU软管总成的可靠性取决于其最薄弱的连接点。

接头选择应考虑:

  • 软管内径/外径
  • 连接标准
  • 压力
  • 冷却液
  • 温度
  • 安装空间

可能的连接选项包括:

  • 螺纹接头
  • 法兰连接
  • 压接接头
  • 快速断开接头

对于需要维护的AI机架,快速断开接头尤其有用,因为它们允许更快的设备隔离和更换。


8. 机架层的快速断开接头

典型的服务连接可以布置为:

CDU
↓
软管
↓
QD
↓
机架集管
↓
冷却回路

QD成为一个定义明确的维护接口。

这可以简化:

  • 机架更换
  • 服务器维护
  • 软管更换
  • 冷却回路隔离

然而,QD应根据所需的流量和压力来选型,而非仅根据软管标称内径。


9. 最小化压降

压力损失发生在整个冷却回路中。

软管与以下部件共同构成系统总压降:

  • 接头
  • 快速断开接头
  • 阀门
  • 集管
  • 冷板

一个有用的工程概念是:

总压降 = 软管 + 接头 + QD + 集管 + 冷板

这就是为什么仅评估软管是不够的。

如果所选QD或接头内部通路具有限制性,即使内径较大的软管也可能成为高阻力系统的一部分。


10. 将连接视为完整总成

对于高密度AI冷却,预装软管解决方案可以简化部署。

典型总成可以是:

[QD]────[接头]══ 液体冷却软管 ══[接头]────[QD]

供应商可以控制:

  • 软管切割
  • 端部处理
  • 压接
  • 总成尺寸
  • 压力测试
  • 泄漏检查

这可以减少不同安装之间的差异。


11. 压力要求

软管总成必须与实际冷却系统压力兼容。

工程师应确定:

  • 正常工作压力
  • 最大工作压力
  • 泵启动条件
  • 压力下的温度
  • 压力测试要求

请勿将爆破压力用作正常工作压力。

应评估完整的总成,包括:

软管 + 接头 + 连接件 + 总成方法。


12. 温度和冷却液兼容性

软管材料应根据实际冷却液进行评估,而非通用的“水冷却”规格。

考虑因素:

  • 冷却液成分
  • 添加剂
  • 工作温度
  • 长期接触
  • 清洗程序

这在切换不同冷却液配方时尤为重要。


13. 泄漏控制

防泄漏应从设计阶段开始。

潜在的泄漏点包括:

  • 软管与接头的界面
  • QD密封件
  • 螺纹连接
  • 集管连接
  • 受损的软管段

因此,可靠的设计结合了:

兼容的材料 + 正确的接头 + 受控的总成 + 测试

而非依赖任何单一组件。


14. 安装与维护可达性

软管不应妨碍技术人员接触:

  • GPU服务器
  • 机架集管
  • CDU连接
  • 快速断开接头
  • 阀门

避免将软管直接穿过可拆卸设备。

一个有用的原则是:

冷却连接在机架完全组装后仍应保持可接触。

随着AI机架密度的增加,这变得越来越重要。


15. 部署前测试

在将软管总成安装到运行中的AI机架之前,应根据系统规格完成适当的测试。

可能的检查包括:

尺寸检查

验证:

  • 总长度
  • 连接方向
  • 接头规格

压力测试

验证总成完整性。

泄漏测试

检查:

  • 软管本体
  • 接头
  • 连接件

流量验证

确认总成不会引入意外的流量限制。


CDU到机架设计的常见错误

错误1:仅根据连接器选择软管内径

所需流量应驱动液压设计。


错误2:使软管过短

这可能在接头处产生不必要的应力。


错误3:忽略QD压降

具有限制性的连接件可能成为显著的阻力点。


错误4:在扭转状态下安装软管

不应通过扭转软管来补偿不良的对中。


错误5:忽视未来维护

连接在机架安装后应保持可接触。


错误6:将软管和接头分开对待

最终性能属于总成,而不仅仅是软管。


对比正确走线与常见问题,如过度弯曲、扭转、过大张力和维护可达性差
CDU到机架软管总成选型检查清单

参数 确认内容
冷却液 材料兼容性
流量 所需机架冷却流量
软管内径 液压要求
工作压力 系统运行条件
温度 正常和最高温度
弯曲半径 安装要求
软管长度 走线和服务可达性
接头 机械和流体兼容性
QD 流量、压力和泄漏性能
总成 压接/连接质量
测试 压力和泄漏验证
维护 安装后的可达性

CJAN液体冷却软管解决方案

CJAN的液体冷却产品组合目前包括专为数据中心冷却设计的产品,包括LCHLCH-SDLCH-SDS系列。该公司还列出了用于IDC液体冷却应用的CJFLEX HAT高气密性软管。

对于CDU到机架应用,应根据实际需求选择合适的产品:

  • 冷却液
  • 流量
  • 压力
  • 温度
  • 软管内径
  • 弯曲半径
  • 连接配置

而不是将一种软管型号视为通用解决方案。

LCH

CJAN将LCH产品定位为专为数据中心液体冷却系统开发的液体冷却软管。

推荐应用方向:

  • AI数据中心
  • GPU液体冷却
  • CDU到机架连接
  • 机架级冷却回路

LCH-SD

CJAN目前将LCH-SD描述为用于数据中心液体冷却系统的阻燃软管

推荐应用方向:

  • 高密度数据中心冷却
  • 需要阻燃软管结构的应用
  • CDU和机架冷却连接

LCH-SDS

LCH-SDS被定位为用于数据中心液体冷却系统的超柔阻燃EPDM软管

推荐应用方向:

  • 紧凑机架布局
  • 复杂软管走线
  • 安装柔韧性重要的应用

对于实际项目,最终的软管型号应根据客户的运行参数进行匹配,而非仅根据产品名称选择。



结论

CDU到机架连接不仅仅是一个简单的软管连接。

它是AI冷却系统中的液压、机械和维护接口。

可靠的设计应同时考虑:

  • 流量
  • 软管内径
  • 压力
  • 温度
  • 冷却液兼容性
  • 弯曲半径
  • 接头
  • 快速断开接头
  • 总成质量
  • 维护可达性

对于AI数据中心,最有效的方法是设计完整的软管总成,而非将软管与其接头和连接件分开选择。

CJAN当前的液体冷却产品组合为数据中心应用提供了多种软管选项,包括LCH、LCH-SD和LCH-SDS,可根据项目的实际运行条件配置最终方案。

液体冷却系统快速断开接头:优势、选型与最佳实践


相关文章