清华大学学报(自然科学版)

作者：王露, 王馨翊, 张博, 陈晓轩, 李震

单位：清华大学 航天航空学院, 北京 100084

关键词：数据中心,风辅液冷,相变换热,节能分析,高功率密度

基金：河北省院士合作重点单位项目(225A9912D)

随着人工智能与高性能计算任务的迅速发展, 数据中心对服务器散热能力的需求不断增长, 传统风冷技术已难以应对高功率密度带来的热管理挑战。为充分结合风冷与液冷系统各自的优势, 该文面向高功率密度数据中心散热与节能需求, 提出了2种服务器级相变风辅液冷系统技术方案, 分别为基于风冷改造方案和热管复合空调结合方案。2种方案均采用无泵驱动的气液相变换热机制, 兼具模块化结构与灵活部署特性。搭建了基于风冷改造方案的系统, 该系统在50kW热负荷下运行稳定, 气液管平均温度为39.85℃, 5个不同高度的蒸发器表面平均最大温差为1.9℃, 验证了其良好的散热能力与温度均匀性。开展了针对中国5个典型气候区域城市的节能分析, 冷源侧采用基于热管复合空调结合方案的风辅液冷系统, 该系统相较于传统计算机房空气处理系统在节能效果上提升可达约30%, 在北京和西安的全年电力使用效率低至1.16, 且系统在不同气候区均具备节能优势。

来源：2026年第4期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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