如何为GPU冷却选择正确的冷却液软管

引言

GPU已成为推动直接液体冷却发展的最重要组件之一。

随着AI模型越来越大，GPU计算密度不断提高，服务器机架内部产生的热量持续上升。

风冷仍可处理许多常规计算应用。

但当多个高功率GPU在同一台服务器中持续运行时，高效散热就变得困难得多。

这正是直接液体冷却能够提供重要优势的地方。

典型的GPU液体冷却回路可能包括：

冷却软管不仅仅是两个组件之间的柔性管。

它是液压、机械和维护系统的一部分。

选择错误的软管可能导致：

• 压降过大
• 走线不良
• 泄漏
• 软管过早失效
• 服务器维护困难
• 不必要的停机

那么，工程师应如何为GPU液体冷却选择冷却液软管呢？

1. 从GPU冷却架构开始

在选择软管之前，先确定软管的安装位置。

常见位置有几种：

• CDU到机架 – 软管在设施级冷却系统与机架之间输送冷却液。
• 机架集管到服务器 – 软管将冷却液分配到各个服务器。
• 集管到冷板 – 软管将分配系统连接到GPU冷板。
• 冷板回液 – 软管将升温后的冷却液输送回集管。

这些位置可能有不同的要求。

适用于短距离GPU连接的软管并不自动适用于长距离CDU到机架的连接。

2. 理解软管的实际作用

GPU冷板将热量从GPU传递到冷却液中。

然后，软管必须将冷却液输送通过系统，而不产生不必要的阻力。

其主要功能是：

• 输送冷却液
• 维持水力性能
• 适应机械运动
• 提供可靠的连接
• 支持维护

这意味着应将软管作为完整冷却总成的一部分来评估。

3. 冷却液兼容性放在首位

第一个材料问题应该是：

GPU冷却系统将使用什么冷却液？

可能的流体包括：

• 水
• 水-乙二醇混合液
• 含缓蚀剂的水
• 介电冷却液
• 特种热管理流体

软管材料应与实际冷却液兼容。

这对于长期应用尤为重要。

一种在水性介质中表现良好的材料，在面对另一种冷却液配方时可能无法保持同样性能。

4. 水基GPU冷却选用EPDM

EPDM广泛应用于热管理应用。

对于水基GPU冷却系统，EPDM可以提供以下实用组合：

• 柔韧性
• 冷却液兼容性
• 机械耐久性
• 耐温性

这使得EPDM成为数据中心液体冷却的重要材料选项。

CJAN的LCH、LCH-SD和LCH-SDS产品系列在其数据中心液体冷却产品组合中均有专门定位。LCH-SD和LCH-SDS也被CJAN描述为阻燃型数据中心液体冷却软管。

5. 何时应考虑其他材料？

EPDM并非通用答案。

根据冷却环境的不同，工程师也可能考虑：

• 硅胶 – 在柔韧性重要、热循环显著或走线复杂时有用。
• PTFE – 在耐化学性重要、需要特殊冷却液兼容性或更高纯度要求时有用。
• PFA – 常用于高纯度流体系统、半导体应用和化学严苛环境。

最佳材料由应用决定——而不仅仅是材料的最高温度等级。

6. 确定所需冷却液流量

GPU冷却性能在很大程度上取决于冷却液流量。

简化的关系为：

因此，更高的GPU热负荷通常需要更高的冷却液流量，除非其他系统参数发生变化。

例如，如果一台服务器包含多个高功率GPU，则冷却回路可能需要比传统仅CPU服务器高得多的流量。

这直接影响软管尺寸选择。

7. 不要仅根据连接器选择软管尺寸

这是最常见的错误之一。

假设GPU冷板的公称连接为3/4英寸。

这并不自动意味着每根3/4英寸软管都能提供所需的水力性能。

完整的流通路径可能包含：

每个组件都会引入一定的液阻。

因此，工程师应评估：

• 实际内径
• 接头通道
• QD通道
• 软管长度

而不是仅看公称连接尺寸。

8. 压降很重要

在高流量GPU冷却中，压降尤其重要。

如果软管过小或限制过大：

这会减少冷却系统可用的液压裕度。

正确选型的软管应在不造成不必要压力损失的情况下提供所需流量。

9. 软管长度也很重要

集管与GPU服务器之间的短软管，与连接CDU到机架的长软管相比，其水力特性可能截然不同。

随着长度增加，摩擦损失通常会增加。

因此，设计应在尽量减少不必要的软管长度的同时，仍为安装、服务器拆卸、机架移动和维护提供足够的柔性。

10. 柔韧性在GPU周围尤为重要

AI服务器内部日益密集。

软管可能需要绕过GPU冷板、服务器机箱、电源线、集管、快速断开接头和其他冷却组件。

刚性或过于僵硬的软管会使安装变得困难。

柔性软管可以提供：

• 更容易走线
• 更低的安装力
• 更好的对中
• 更容易维护

这对于机架级冷却连接尤其相关。

11. 避免过度弯曲

柔性并不意味着软管可以无限弯曲。

每根软管都有推荐的最小弯曲半径。

过度弯曲可能导致：

• 流量受限
• 机械应力
• 软管变形
• 接头受力
• 使用寿命缩短

好的GPU冷却软管走线应采用平滑弯曲，而非方向急变。

12. 避免软管扭转

弯曲和扭转是不同的。

考虑以下示例：

正确：

错误：

如果软管被扭转以使接头对中，则总成中可能残留机械应力。

安装时，在最终连接固定之前，软管应处于自然位置。

13. 快速断开接头对GPU维护至关重要

现代AI服务器可能需要更换、升级、维修或从机架中移除。

快速断开接头可以使这些操作更加容易。

典型配置为：

若正确选型，QD可提供一个明确的维护接口。

然而，QD应评估以下方面：

• 流量能力
• 压力等级
• 泄漏性能
• 冷却液兼容性
• 内部压降

14. 软管和QD应一起设计

GPU冷却中最重要的原则之一是：

不要先选软管再选QD。

最终总成应视为一个系统。

高性能软管配合限制性过强的QD，仍可能导致水力性能不佳。

15. 考虑温度

GPU冷却系统连续运行，在服务器启动、负载变化、停机、维护和冷却系统调节期间可能经历温度变化。

因此，软管材料应针对以下方面进行评估：

• 正常工作温度
• 最高温度
• 温度循环
• 冷却液温度

温度等级应始终与压力和化学兼容性一起考虑。

16. 阻燃性可成为设计要求

数据中心运营商可能有超越水力性能的额外要求。

根据项目规格，工程师可能需要考虑：

• 阻燃性
• 防火安全
• 烟气特性
• 材料认证

CJAN目前将LCH-SD和LCH-SDS定位为用于数据中心液体冷却应用的阻燃EPDM软管。

对于有特定防火安全要求的项目，应在确定规格前与供应商确认确切的认证和测试标准。

17. 考虑软管总成质量

如果总成制造不当，即使好的软管也可能表现不佳。

完整总成可能包括：

• 软管
• 接头
• 套箍
• 压接
• 快速断开接头

重要的制造控制可包括：

• 尺寸检查
• 连接检查
• 压力测试
• 泄漏测试

对于关键的AI冷却系统，预装软管总成可简化安装并提高一致性。

18. 在安装前考虑维护

这在系统设计中常常被忽视。

请问：

• 服务器安装后，技术人员能否接触到软管连接？
• 能否在不给冷却软管施加过大应力的情况下移除服务器？

好的软管总成应允许实际接触QD、接头、集管和服务器连接。

如果最便宜的软管使未来维护变得困难，那它不一定是成本最低的解决方案。

19. GPU冷却软管选型检查清单

在选择软管之前，请确认以下事项：

20. 何时选择LCH、LCH-SD或LCH-SDS？

CJAN的液体冷却产品组合可根据应用要求进行组织。

LCH

适用于数据中心和热管理应用的通用液体冷却软管解决方案。

考虑用于：

• 需要标准液体冷却
• 需要柔性软管走线
• 考虑水基冷却

LCH-SD

专为数据中心应用定位的阻燃EPDM液体冷却软管。

考虑用于：

• 规格中包含阻燃要求
• 数据中心部署需要额外的安全考量
• 需要机架级液体冷却

LCH-SDS

超柔阻燃EPDM液体冷却软管。

考虑用于：

• 机架空间有限
• 走线复杂
• 柔韧性特别重要
• 项目需要阻燃软管结构

21. 一份实用的GPU冷却软管询价单

与其向供应商发送“请报价GPU冷却软管”，不如提供工程信息。

例如：

这使供应商能够推荐正确的软管和总成，而不仅仅是报价通用产品。

22. 什么造就了好的GPU冷却软管？

没有单一规格能定义“好的”GPU冷却软管。

合适的软管应在以下方面取得平衡：

• 水力性能
• 材料兼容性
• 机械柔韧性
• 连接可靠性
• 维护可达性
• 长期耐久性

这就是为什么软管选型应被视为一项工程任务，而不仅仅是采购任务。

结论

为GPU液体冷却选择冷却液软管不仅仅是找到一根适配连接器的软管。

可靠的选型应从以下方面开始：

GPU热负荷 → 冷却液流量 → 软管内径 → 压降 → 材料 → 柔韧性 → QD → 完整总成

对于AI数据中心，软管还需要适应密集机架安装和频繁设备维护的现实。

对于标准水基应用，基于EPDM的解决方案可以提供柔韧性和冷却液兼容性的实用组合。如果项目要求包括阻燃性或特别复杂的走线，CJAN的LCH-SD和LCH-SDS在其数据中心液体冷却产品组合中提供了额外选项。

最终选择应始终根据项目的实际冷却液、压力、温度、流量和连接要求进行确认。

如何选择液体冷却软管尺寸：流量、压降和机架冷却要求
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