數據顯示，我國機房的PUE值(電源使用效率)較高，平均在2.5以上，除了電腦所耗的44%，僅制冷系統一項就占了38%的總電力。因此，運營商們為了填補機房制冷這一能耗黑洞煞費苦心。大數據與超級計算機行業巨頭都紛紛采用或正在測試多種不同的機房制冷方法，包括干脆給整個機房搬家，建在如冰島或我國東北部這些氣溫相對低的地方。全浸沒液冷、微流體冷卻、湖水制冷等技術也都備受矚目。
然而對大多數數據中心運營者來說，這些新興技術還是存在很多的局限性。在這些技術能夠普及之前，常規的液冷仍然是最實際的機房制冷節能方式。一方面，水冷的制冷效率比目前大多數數據中心采用的風冷系統要高很多。另一方面，液冷系統的后期維護一般來說只需要補充一些冷卻液，所以整個系統的穩定主要還是依靠管路本身的可靠性和安全性。也就是說，只要管路與連接器的設計和質量檢測都能在前期得到完善，便可大大減少數據中心后期維護中所遇到的問題。
在機房制冷系統升級的一開始，運營商就應該開始考慮管路接頭這一關鍵而又脆弱的一環。接頭的連接和斷開是一個重要環節，因為不合格的接頭極有可能在實際操作和反復使用的過程中產生冷卻液泄漏，從而導致電子部件受損和頻繁的維修清理，最終造成資源的浪費。而設計不合理的接頭則無法與數據中心運維的需求而契合，帶來后期不必要的麻煩。運營商需要在前期完成對接頭的耐壓耐化學腐蝕測試，以及在樣機測試中觀察接頭的實際性能，并基于機房在構架和空間上的局限性來考慮定制設計。
數據中心管路連接器的設計考慮重點
1. 材料選擇
管路連接器材料選擇需要考慮兩個方面：耐化學腐蝕性和性價比。在耐化學腐蝕方面，管路中的介質需要與接頭的材料匹配，從而長久性地保護設施設備，達到可持續運營。在一些案例中，機房內原先可能會有一些不適合液冷的材料，比如鋁制冷板和黃銅接頭搭配使用等。這時，接頭主體便可以使用鍍鉻、不銹鋼、玻璃纖維填充聚丙烯等抗腐蝕材料來代替，而具有復雜幾何設計的截止閥則可采用耐溫范圍寬、抗化學性強的聚砜來制造。考慮到液冷用接頭所需的高度密封性能，接頭也可設計雙層密封、配備低摩擦 O 型環，并采用三元乙丙橡膠來達到良好的密封性和耐化學性，進一步保證了液冷系統的穩定。
從性價比的角度出發，數據中心運營商們大多習慣在液冷系統中使用主體為金屬的定制接頭，因為其耐高溫高壓、流量大、堅固耐磨損等特質符合數據中心對設備模塊連接活動件的品質要求。金屬定制接頭使用機械加工，可以在短時間內設計制造出有著不同外部尺寸、螺紋規格、端口形式、流量的連接器，以此滿足不同數據中心的定制要求。而實際上, 在中低壓環境下，高性能塑料也不失為性價比極高的選擇。塑料材質輕巧、穩定，聚砜等材料在耐化學性和堅固耐磨損方面均不亞于金屬。模塑工藝制成的連接器也能實現一體式端頭設計，使其裝配時間短、安裝快捷，因而達到提高效率和降低維護成本的目的。
2. 優化操作
液冷系統往往十分龐大，因此系統的模塊化就能給維護帶來無比的便利，只需斷開出問題的模塊進行維護。使用快速和耐反復插拔的連接器不但能實現模塊化，還能通過簡化操作來提高工作人員效率，使設備的安裝和維護更加便捷。為了幫助工作人員實現單手操作，接頭需配有符合人體工學的拇指鍵，并在斷開時自動彈開，無需傳統的球閥關閉裝置，增加維護效率。
為了進一步優化操作，接頭還可在制造過程中加入不同顏色的組件進行標識，為維護人員提供明顯可視化提示，大大降低因連接錯誤而導致的系統損壞和停機時間。接頭也可以用防滑的軟感塑料加以包覆，既方便操作又能增加抗沖擊性，延長接頭的使用壽命。
另一個需要考慮的重要環節是機房留給水冷模塊的空間。接頭可以通過特殊設計來保證所有的拇指鍵都能朝向一個方向, 既美觀, 又最大限度地滿足了空間有限的要求, 且不影響操作。
3. 安全穩定
數據中心液冷管路所面臨的最大挑戰之一就是要確保沒有冷卻液滴漏。傳統接頭因在接口具有彈簧等突出的部件和接頭凹槽，使其無法在斷開時保持無液體殘留。若想徹底避免殘留冷卻液滴漏而引起的服務器機架故障，接頭就需具有平整的斷面和外部結構，并通過高強度的測試達到耐高頻率反復插拔的品質。接頭內集成的閥門需要采用特定的設計——比如與錐形閥相比，無滴漏閥門的迅速動作能更有效地防止液體滴漏。擁有一定軸線容差的閥門也能大大提升接頭性能，使閥門在未完全連接的情況下依然保持液體無溢漏地全流通，從而保證設備的有效運行，保護電子設備和數據。
與錐形閥相比，端面等高閥能更有效地防止液體泄漏穩定的管路連接也需要考慮服務器在運作中所產生的震動。運營商們可能會出于習慣而選擇常規的國標螺紋，但這種螺紋不能保證接頭在持續震動的環境下不會松動脫落。我們可以采用通常用于工業和汽車行業的SAE螺紋來定制接頭，大幅減少接頭脫落的風險。
專為液體冷卻而設計的接頭能實現無滴漏快速插拔操作
在水冷系統中，我們需要用管道把液體從A點輸送到B點。這聽起來似乎很簡單，但實際上，輸送的過程難免會因為介質的兼容性、系統內的壓力、以及對防泄漏等問題的需求而復雜化。接頭是液體輸送系統最關鍵而又脆弱的一環，因為一個不合格的接頭極有可能在實際操作和反復使用的過程中產生泄漏或導致操作失誤，造成資源的浪費和安全性的缺失。為了避免這種情況的發生，冷卻液輸送系統中的接頭不僅需要卓越的機動設計，也需要使用最適合的材質，實現真正安全與穩定的數據中心。
作者簡介：
曹明， CPC (Colder Products Company)中國區銷售和市場發展經理，畢業于合肥工業大學，擁有材料科學與工程專業學士學位，在國內流體處理領域有超過 15 年的市場經驗，并憑借在材料和流體管理方面的知識開發更適合中國市場的應用。
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