数据中心冷板式液冷测试验证技术白皮书（2023）.pdf

1 前 言 数据中心需求量激增带来的高耗能、高排放与“双碳计划”之间的矛盾日益突出。工信部公布的数据显示，2021 年全国数据中心总用电量达 940 亿千瓦时，2022 年总用电量突破 1000 亿千瓦时。此外，随着单机柜功率密度的不断提升，数据中心面临能耗和散热的挑战越来越大。在此背景下，液冷技术在数据中心的应用得到行业广泛关注。本白皮书概述数据中心液冷技术的优势和面临的问题，借助国家质量基础的方法论，通过测试验证技术的应用，从产品、系统、项目三个层级，探讨测试验证技术对冷板式液冷技术可靠性、能效提升等维度的影响，以期在满足高可靠性的基础上最大化的提升冷板式液冷技术的能效优势，实现冷板式液冷数据中心高质量发展。本白皮书由中国通信工业协会数据中心委员会、中国计量科学研究院主编，液冷产品厂家、集成商、液冷数据中心业主、检测实验室等众多单位参编，在此表示感谢。由于时间仓促，书中难免有不足之处，请同行专家批评指正，以便后续完善修正。2 参编单位 中国通信工业协会数据中心委员会 中国计量科学研究院 中科智道（北京）科技股份有限公司 中国质量认证中心 英特尔(中国)有限公司 浪潮电子信息产业股份有限公司 曙光数据基础设施创新技术（北京）股份有限公司 新华三技术有限公司 山西数据技术有限公司 北京中科仙络咨询服务有限公司 江苏四为信网检测技术有限公司 中能测（北京）科技发展有限公司 北京中测信通科技发展有限公司 上海迪佑拂科技咨询服务有限公司 北京数字科智技术有限公司 科华数据股份有限公司 深圳易信科技股份有限公司 广东申菱环境系统股份有限公司 三河同飞制冷股份有限公司 南方电网大数据服务有限公司 润泽科技发展有限公司 联想（北京）有限公司 德赛英创（天津）科技有限公司 纯钧新材料（深圳）有限公司 安徽星载智算科技有限公司 3 参编专家 金和平 潘建初 沈庆飞 黄超 张晓雪 张伟 张开 陈凯 邢贺 席家林 林清民 魏芳伟 陈振国 白本通 刘和军 孙宇 黎小龙 陈新丹 陈刚 孙地 陈林 李金波 郭俊峰 汪新新 何伟宇 刘运 张小秋 帅旗 常乾坤 徐欣 吕俊哲 申圳 王龙 杨瑞 李兴粒 沈诚 祝敬 周绍荣 易明 胡宇昭 刘交通 刘晶晶 4 目 录 一、数据中心发展背景.11（一）数据中心高能耗现状.11（二）数据中心能效相关产业政策.12（三）数据中心发展趋势.13 二、数据中心液冷技术介绍.16（一）液冷技术概述.16 1、冷板式液冷（Cold Plate Cooling）.16 2、浸没式液冷（Immersion Cooling）.17（二）冷板式液冷技术介绍.19 1、冷板式液冷技术原理.19 2、冷板式液冷技术组成.20 3、冷板式液冷技术在数据中心中的应用优势.21 4、冷板式液冷技术应用场景.22（三）液冷技术面临的问题.22 三、冷板式液冷产品级测试验证技术.24（一）液冷冷量分配单元（CDU）.24 1、产品测试环境搭建.24 2、模拟负载校准.25 3、工艺性能测试.26 4、性能测试.28 5 5、功能及逻辑测试.32 6、安规测试.36 7、系统可维护性测试.36（二）快装接头.37 1、外观结构检查.38 2、材质相容性试测试.40 3、材质耐老化性测试.40 4、流动性能测试.40 5、可靠性测试.41 6、连接、断开循环测试.44 7、连接力测试.45（三）液冷服务器冷板.46 1、设计检验.47 2、外观检查.48 3、结构检验.49 4、热性能测试.50 5、可靠性测试.51（四）软管.54 1、外观检查.54 2、密封性测试.55 6 3、环境适应性测试.55 4、低温试验.55 5、高温试验.56 6、盐雾中性试验.56 7、拉力测试.57 8、变形测试.57 9、扭转测试.57 10、爆破试验.58 11、阻燃测试.58 12、绝缘电阻（安规）测试.59 13、耐电压测试.60 14、静液压试验.60 15、霉菌试验.61 16、洁净度测试.61 17、振动适应性测试.62 18、冲击适应性测试.62 19、材质兼容性测试.62（五）分集水单元.63 1、焊缝工艺检测.63 7 2、管道清洗工艺检测.64 3、耐压测试.64 4、密封性测试.64 5、输送测试.65 6、快插头插拔泄露测试.66 7、自动排气阀排气功能.66（六）冷却液.66 1、外观及气味检查.66 2、液体密度测试.67 3、液体沸点测试.67 4、液体倾点测试.68 5、液体粘度.68 6、液体闪点.68 7、液体比热容.69 8、液体热导率.69 9、液体电导率.70 10、残留物.70 11、酸碱度.70 12、细菌及微生物.71 8 13、冷却液体毒性参数.71 14、兼容性测试及要求.73 四、冷板式液冷系统级测试验证技术.74（一）冷却系统测试验证.75 1、冷却塔.76 2、板式换热器.78 3、冷水机组（如有）.78 4、CDU.79 5、循环泵.80 6、管道及阀门.81（二）功能测试.82 1、冷却塔.82 2、板式换热器.83 3、冷水机组.83 4、CDU.85 5、循环泵.86 6、管道及阀门.86（三）性能验证.87 1、冷却塔.88 2、板式换热器.88 9 3、冷水机组.88 4、CDU.89 5、循环泵.89 6、管道及阀门.89（四）供配电系统测试验证.90 1、电气系统测试验证概述.90 2、电气系统测试验证要点.90（五）设备监控系统测试验证.91 1、设备监控系统测试验证概述.91 2、设备监控系统测试验证要点.92（六）自动控制系统.93 1、自动控制系统测试验证概述.93 2、自动控制系统测试验证要点.94（七）冷板式液冷项目测试验证案例分享.96 五、冷板式液冷项目级测试验证技术.96（一）安全可靠性.96 1、整体架构.97 2、一次侧系统.98 3、二次侧系统.99（二）能源利用效率.100 1、水资源利用效率（WUE）.100 10 2、冷板式液冷系统电能利用效率.100（三）冷板式液冷改造.103 1、服务器级改造.103 2、机柜级改造.104 六、总结.105 11 一、数据中心发展背景（一）数据中心高能耗现状 物联网、互联网、人工智能等高速发展，使与之配套的数据中心基础设施需求量与日俱增。2023 年 4 月国家互联网信息办公室对外发布了数字中国发展报告（2022 年），报告显示，我国数据中心机架总规模超过 650 万标准机架，近 5 年年均增速超过 30%，在用数据中心算力总规模超 180EFLOPS，位居世界第二。数据中心需求量激增带来的高耗能、高排放与“双碳计划”之间的矛盾日益突出。关于数据中心的高能耗问题，国内不同研究机构给出的年能耗值不尽相同，工信部公布的数据显示，2021 年全国数据中心总用电量达 940 亿千瓦时，2022 年总用电量突破 1000 亿千瓦时。图 1 所示，部分研究机构预测未来十年，国内数据中心耗电量将翻倍。事实上，随着数据中心节能新技术的应用，尽管算力需求持续高比重增长，未来的数据中心的高耗能、高碳排放的情况未必会到达如此高的水平，但这并不意味着 IT 行业和决策者可以高枕无忧。数据中心的绿色节能低碳发展依然是值得关注的重点课题。12 图 1 数据中心年用电量趋势（二）数据中心能效相关产业政策 2020 年 9 月我国明确了“碳达峰、碳中和”目标，标志着中国对促进经济高质量发展，社会繁荣和生态环境保护的决心。2021 年2 月，国务院发布关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见，要求加快信息服务业绿色转型，做好大中型数据中心、网络机房绿色建设和改造，建立绿色运营维护体系。2021 年 6 月国管局和国家发改委联合发布的“十四五”公共机构节约能源资源工作规划和同年 11 月由国家发改委、中央网信办、工信部、国家能源局四部委发布的 贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G 等新型基础设施绿色高质量发展实施方案中均要求大型、超大型数据中心运行电能利用效率下降到 1.3 以下。2021 年 7 月，工信部发布 新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023 年），提出坚持绿色发展理念，支持绿色技术、绿色产品、清洁能源的应用，全面 13 提高新型数据中心能源利用效率。随着国家一系列政策的相继颁布，数据中心绿色、低碳发展作为数据中心高质量发展战略的重要部分应运而生。数据中心绿色、低碳发展通过创新节能技术提升设备的能效，充分利用可再生能源降低碳排放，进而推动数据中心作为数字化新基建的基础性支撑作用，驱动社会实现节能降碳的目标。（三）数据中心发展趋势 数据中心的重要发展趋势（图 3）就是基于解决新基建和数字经济等背景下需求量的激增与高耗能、高排放的矛盾。对于存量的数据中心，应采用精细化运维管理策略和节能改造等方案，提高数据中心的能源利用效率。对于新建数据中心，需采用节能新技术，比如高效利用室外自然冷源的制冷技术，余热回收技术，高效供配电系统设施等。图 2 所示，是英特尔公司发布的 冷板式液冷推动数据中心可持续发展 中公布的京东某典型数据中心的各系统能耗分布图可以看出：基础设施各子系统中，冷却系统的能耗占比最大，其次是供配电系统的损耗。因此，节能、高效、高可靠性、低成本的制冷方案是实现数据中心可持续发展的重点。液冷技术，具备高效的冷却性能，与图 4 所示传统的风冷数据中心相比，液体的导热系数可以达到空气的 6 倍，同体积液体的比热容是空气比热容的 1000 倍，并且一定程度上解决了图 4 所示数据机房气流组织不合理的问题。因此液冷不仅提升了冷却效率，最大化利用 14 室外自然冷源，同时还能够解决高功率密度的服务器散热难题，近年来得到了行业的广泛关注。图 2 某典型数据中心各系统能耗分布图 图 3 数据中心发展趋势图 15 图 4 传统的风冷数据中心 16 二、数据中心液冷技术介绍（一）液冷技术概述 近年来，数据中心的计算能力和能源需求呈指数级增长，为了支持不断增长的 IT 负载功率密度，液冷技术作为一种有效的支持高负载功率密度的解决方案开始进入大众视野。本章对液冷技术的定义、分类及应用方案进行全方位的阐述，并探讨液冷技术在数据中心面临的问题与挑战。数据中心液冷技术是一种将液体作为热量传输介质来冷却数据中心设备的先进技术。其基本原理是通过将液体直接或间接地引入数据中心设备，利用其高热容量和高导热性，将设备产生的热量迅速带走，并有效地散发到环境中。相比传统的空气散热方式，液冷技术具有更高的散热效率和能源利用率，能够有效解决大规模数据中心的热管理问题。1、冷板式液冷（Cold Plate Cooling）冷板是一种附着在服务器组件（如 CPU 和 GPU）上的散热板。冷板液冷技术是指液体通过冷板来吸收热量，然后通过液体管道将热量传递到远离服务器的散热单元（图 5）。图 6 所示为冷板式服务器构造图。数据中心冷板液冷技术架构通常由冷量分配单元（CDU）、水质过滤处理装置、分集水单元、快装接头、冷源设备、输配水泵管路阀部件等构成。17 图 5 冷板式液冷原理图 图 6 冷板式服务器构造图 与传统的风冷服务器方案相比，冷板式液冷有几个优点：（1）更有效的热传递，因为液体比空气具有更高的热传输性能（如热导率，密度，比热容）；（2）冷却介质在整个系统分布均匀性由于空气冷却，减少热点并提高整个系统的可靠性；（3）能够实现更高的功率密度，可以有效地处理密集IT负载产生的热量，进而通过有效地消除热量，提高数据中心内关键设备的性能和寿命。2、浸没式液冷（Immersion Cooling）浸没式液冷是将整个服务器或其组件直接浸入液体冷却剂中的冷却方式。液体完全包围服务器元件，从而更加高效地吸收和散发热 18 量。这种方法能够显著降低服务器运行的温度，提高能效，但在部署时需要考虑到环境兼容性问题和设备维护问题。浸没式液冷根据冷却工质换热过程中是否相变，可分为相变浸没式液冷和非相变浸没式液冷技术。非相变浸没式液冷技术原理是将 IT设备直接浸没在绝缘冷却液中，冷却液吸收 IT 设备产生的热量后，通过循环将热量传递给热交换器中的水，然后通过水循环将热量传递到室外散热装置（图 7）。图 7 浸没液冷（非相变）原理图 相变浸没式液冷技术原理是将 IT 设备浸没在沸点低于 IT 设备工作温度的冷却工质中，当 IT 设备的运行温度达到冷却工质沸点时，会引起冷却工质的局部沸腾，从而带走 IT 设备运行时产生的热量（图8）。19 图 8 浸没液冷（相变）原理图（二）冷板式液冷技术介绍 数据中心冷板式液冷技术是一种采用冷板作为热传递介质来实现数据中心设备散热的技术。冷板式冷却的概念可以追溯到数十年前，最早起源于航空航天和军事工业，随着时间的推移，这项技术不断发展，并在包括数据中心在内的各个行业得到了应用。特别是在当今人工智能（AI）算力需求快速增长的背景下，数据中心需要提供更高效的冷却解决方案以满足高功率计算的需求。因此，冷板式液冷技术的高的散热效率和能源利用率的特点，为数据中心的热管理问题提供了可靠且高效的解决方案。1、冷板式液冷技术原理 冷板式液冷技术通过在服务器组件（如 CPU 处理器、GPU 图形处理器等其他发热部件）上安装冷板，利用冷板来吸收设备产生的热量，并通过液体管道将热量传递到远离服务器的散热单元。冷板作为热传递介质，能够更高效地将热量从设备中传导出来，并通过液体冷 20 却的方式将热量转移到环境中。2、冷板式液冷技术组成 冷板（Cold Plate）：冷板是冷板式液冷技术的核心组件，通常由高导热材料（如铜或铝）制成。冷板上通常有一系列细小的通道，液体通过这些通道流动，与冷板接触并吸收热量。液体冷却剂（Coolant）：液体冷却剂是冷板式液冷技术中用于吸收和传递热量的介质，具有优异的热性能。常见的液体冷却剂包括去离子水、乙二醇水溶液等。液体冷却剂通过冷板的通道流动，吸收设备产生的热量，并将热量带走。泵（pump）：泵提供动力，使液体冷却剂循环通过冷板和冷却系统，确保有效的热传递。常用泵的类型有离心泵和容积泵。热交换器（Heat exchanger）：热交换器用于将液体冷却剂吸收的热量传递给二次冷却介质，如空气或单独的水回路。热交换器可以是风冷式或液冷式。过滤和净化装置（Filtration and purification units）：过滤器用于清除液体冷却剂中的碎屑和颗粒，确保系统的性能和寿命。紫外线杀菌或化学处理等方法可净化冷却液。液体管道（Liquid Pipes）：液体管道连接冷板与散热单元，将热量传递到散热单元进行散发。液体管道通常由耐腐蚀、耐高温和耐压的材料制成，如不锈钢或其它材料。冷却液分配单元（Coolant Distribution Unit）：冷却液分配 21 单元是冷板式液冷技术中的热交换器，包含热交换器、泵、控制系统等，用于将液体传递的热量散发到环境中。分配单元可以采用风扇、热交换器或冷却塔等设备，根据具体情况选择最适合的散热方式。控制系统（Control system）：控制系统监控和调节冷却系统的运行，包括温度和压力传感器，用于测量散热并调整泵速或冷却剂流速。3、冷板式液冷技术在数据中心中的应用优势 高散热效率：冷板式液冷技术能够提供更高的散热效率，相比传统的空气散热方式，能够更快速、高效地将热量从设备中带走，保持设备的温度在较低的水平。高能源利用效率：通过冷板式液冷技术，数据中心能够更好地管理热量，减少能源的消耗。相比传统的空气散热方式，液冷技术能够降低数据中心的总体能耗，提高能源利用效率。高空间利用率：冷板式液冷技术可以将热量从设备直接传递到散热单元，减少了空气散热所需的附加空间。数据中心可以更紧凑地布局设备，提高空间利用率。高设备可靠性：冷板式液冷技术可以保持设备温度在较低的水平，减少设备的热应力，提高设备的可靠性和寿命。稳定的温度环境可以降低设备故障率，提高数据中心的运行稳定性。环境友好：液冷技术能够有效降低数据中心的碳排放量和对自然资源的消耗，有助于推动数据中心向环境友好型转型。冷板式液冷技 22 术通过减少能源消耗和碳排放有助于数据中心实现可持续的发展。4、冷板式液冷技术应用场景 随着高性能计算（HPC）的发展和 IT 负载功率密度的增加，冷板式液冷技术在数据中心获得了广泛的应用。高性能计算集群、人工智能（AI）基础设施和高级分析平台的数据中心通常使用冷板式液冷技术来解决和管理这些系统产生的大量热量。（三）液冷技术面临的问题 尽管数据中心液冷技术在提供高效散热和能源利用方面具有许多优势，但它也面临一些挑战和问题：1）成本较高：液冷技术的实施和维护成本较高。液冷系统需要专门的基础设施和设备，如冷却液分配单元、冷却塔、泵和管道系统等。以上设备的购买、安装和维护都需要大量的资金投入，增加了数据中心建设和运营的成本。2）设计及实施复杂性：液冷技术的顺利实施需要前期缜密的规划设计，包括合适的管道布局、泵容量和冷却介质的选择等。数据中心的结构和布局也需要适应液冷系统的需求。因此，液冷技术的设计和实施相对较为复杂，需要专业的工程团队进行综合考虑和设计。3）维护和运营难度较大：液冷系统的维护和运营需要专业知识和技术。液冷介质的循环、泵的运行和冷却塔的维护都需要经验丰富的工程师来进行操作和管理。此外，液冷系统还需要定期检查和维护，以确保其正常运行和散热效率，整体维护和运营的难度较大。23 4）安全性和泄漏风险：液冷技术中使用的冷却介质可能对设备和环境带来潜在的安全风险。如果泄漏发生，液体可能会对设备造成损坏，并可能对环境造成污染。因此，液冷系统的设计和实施需要严格遵守安全标准和规范，并采取必要的安全措施来防止泄漏和意外事故的发生。5）可扩展性和兼容性：液冷技术的实施需要与数据中心的设备和基础设施相兼容。某些设备可能不适用于液冷系统，或者需要进行额外的适配和改造。此外，液冷系统需具备良好的可扩展性，以适应新设备的加入和不断增长的散热需求。综上，在数据中心采用液体冷却需要仔细考虑基础设施要求、维护协议、兼容性问题和安全考虑。通过克服这些挑战，液冷技术可以在优化数据中心运营、提高能源效率和支持现代乃至未来数字环境中不断增长的计算需求方面发挥至关重要的作用。24 三、冷板式液冷产品级测试验证技术（一）液冷冷量分配单元（CDU）液冷冷量分配单元（以下简称“CDU”，英文全称“coolant distribution unit”）是指用于二次侧高温冷却液与一次侧冷源进行换热，为液冷 IT 设备提供冷量分配和进行温度、压力、流量监控管理的模块。CDU 主要由换热器/冷凝器、循环泵、过滤器、储液罐，以及附件（阀门、管路、接头、传感器等）组成，具备换热、循环驱动、冷却液净化及储液功能。CDU 产品测试项目主要包括工艺性能测试、性能测试、功能及逻辑测试、安规测试及系统可维护性测试，共计六项。1、产品测试环境搭建 产品级的测试需借助图 9 所示的测试环境，测试平台包括以下主要的子系统：（1）冷源系统：主要用于性能测试过程中的室内外热交换。（2）输配系统：用于冷却介质的输送，包括输配水泵、管路、阀部件等。（3）数据采集模块：用于电能、热工性能相关数据的采集。（4）模拟负载：提供稳定的功率负载，同时承载测量功能，包括温度、压力、流量、功率等参数的测量。25 图 9 测试环境搭建示意图 2、模拟负载校准 液冷模拟负载（liquid cooling artificial load）行业俗称“液冷模拟负载”，用于代替数据中心的信息设备，模拟数据中心各系统的运行状况，进行系统的测试、验收和试验。液冷模拟负载不仅要提供稳定的功率负载，还具备一定的测量能力，包括但不限于温度、压力、流量、功率等参数。因此，产品级、系统级、项目级的液冷数据中心相关测试所用到的液冷模拟负载均需由计量机构进行校准，以确保测试结果的精准可靠。校准关注准确度等级和功率稳定度两个维度的内容。（1）准确度等级 液冷模拟负载的准确度等级及最大允许误差如表1所示。（2）功率稳定度 26 保持周围环境条件不变，模拟负载在相同的供水、回水温度工况下，在规定时间间隔（3min）内，实际的运行功率与设定功率最大误差的绝对值不大于设定功率的5%。表1 液冷模拟负载准确度等级及最大允许误差 功能 最大允许误差 0.5 1.0 1.5 测量项 温度 0.5 1.0 1.5 压力 0.5%1.0%1.5%流量 0.5%1.0%1.5%功率 0.5%1.0%1.5%功率稳定性 实际的运行功率与设定功率最大误差的绝对值不大于设定功率的 5%3、工艺性能测试 工艺性能测试主要包括耐压测试、焊缝工艺检测、密闭性检测、管道清洗工艺检测、快插头插拔泄漏测试、辅件安装工艺测试等。（1）焊缝工艺检测 检测目的：CDU设备内不锈钢管路系统（一次侧、二次侧）、二次管路系统等的焊缝工艺是否满足要求。检测方法：参考标准 GB50205 钢结构工程施工质量验收规范、ISO 23277-2015焊缝的无损检验、穿透试验、验收等级（ISO 23277：2015 Non-destructive testing of welds-Penetrant 27 testing-Acceptance levels）执行。按比例进行焊接管路抽检，采用射线探伤、超声波探伤或渗透探伤检查。评判标准：焊接管路焊缝无裂纹、错口、咬边、或气孔等。（2）压力测试 测试目的：验证CDU一、二次侧承压能力。测试方法：参考GB/T 50243-2016 通风与空调工程施工质量验收规范、GB/T 50235-2010 工业金属管道工程施工规范 执行。二次侧采用去离子水作为试验介质，一次侧采用纯水或去离子水作为试验介质，测试压力应为设计压力的1.5倍，测试时间 1h。（注：耐压偏小的电导率传感器、泄压阀等部件须提前拆除堵头封堵后打压测试）。评判标准：CDU各部件及连接位置无破裂、渗漏等现象，压降0.02MPa，则评判为合格。（3）管道清洗工艺检测 检测目的：验证CDU内不锈钢管路系统、二次管路系统的清洗工艺是否满足要求。检测方法：CDU设备清洗、烘干完成后，管路采用去离子水冲洗。评判标准：出口液体的电导率、浊度等指标满足GJB 420B-2006航空工作液固体污染度分级不低于9级标准。（4）辅件安装工艺测试 测试目的：验证自动排气阀、压力传感器的安装工艺是否满足要求。28 测试方法：拆卸自动排气阀、压力传感器，目视检查，并拍摄照片。评判标准：自动排气阀、压力传感器的安装采用螺纹+O型密封圈为合格；采用螺纹+生胶带密封等其他方式为不合格。4、性能测试 性能测试主要包括传感器校准、循环泵测试、一次侧流通能力测试、一次侧调节能力测试、二次侧供液能力边界测试、CDU 内部阻力测试、二次侧压差自动控制能力测试、二次侧流量自动控制能力测试、CDU 二次旁通阀流量调节能力测试、额定换热量测试、负载冲击测试、输入谐波测试、整机噪声测试等。（1）传感器校准 测试目的：验证 CDU 系统传感器的可靠性，保障其他相关测试数据的可靠性。测试方法：利用测试平台中安装的传感器（精度等级不低于 CDU设备内部的传感器，并且有效期内校准证书精度满足要求）与设备内部的测量值进行比对。评判标准：比对或者测量能力审核依据公式（1）进行计算。=xXUDC2+Ulab2 （1）UDC为 CDU 设备仪表测量结果的不确定度，x 为 CDU 设备仪表的测量结果；Ulab为检测平台仪表测量结果的不确定度，X 为检测平台的测量 29 结果。En的绝对值小于或等于 1 时，CDU 设备内仪表精度满足使用要求。（2）循环泵测试 测试目的：验证 CDU 选配循环泵的性能是否合格。测试方法：系统补水排气完毕后，调整相关阀门开闭状态。通过调整水泵频率，记录满频、10%递减流量至流量为 0，每个工况点记录水泵进出口压力、流量和水泵耗电功率，绘制循环泵水力曲线和效率曲线。评判标准：水力曲线、效率曲线作为产品资料与循环泵厂商给定资料对比评定部件性能是否达标。水泵实力曲线满足标称能力评判为合格。（3）一次侧流通能力测试 测试目的：测试 CDU 一次侧进水调节阀门的调节能力是否满足设计要求。测试方法：通过测试系统中一次侧进出 CDU 安装的压力传感器以及输配水泵，水泵变频或一次管路中的静态流量调节阀控制一次侧的循环水量，将 CDU 一次侧设计满载流量均分为若干流量工况进行压力降测试，最终绘制压降-流量曲线。评判标准：一次侧流通水力曲线上额定点与设计点比对分析是否满足设计需求。（4）一次侧调节能力测试 30 测试目的：测试设备在手动模式、自动模式下的阀门调节能力是否满足设定要求。测试方法：手动模式下，调节自动阀门的开度，检查监控屏反馈的开度与实际开度是否一致；自动模式下，通过设置不同的温度设定值，检查阀门开度与实际运行温度的关联。评测标准：测试设备在手动模式、自动模式下的阀门调节能力，及时、准确响应调节要求为合格。（5）二次侧流通能力测试 测试目的：测试设备在手动模式、自动模式下的阀门调节能力是否满足要求。测试方法：通过测试系统中二次侧进出 CDU 安装的压力传感器，调整二次侧 CDU 配置的循环泵频率，将 CDU 二次侧设计满载流量均分为若干流量工况进行压力降测试，最终绘制压降-流量曲线。评判标准：二次侧流通水力曲线上额定点与设计点比对分析是否满足设计需求。（6）二次侧压差自动控制能力测试 测试目的：测试设备在自动控制逻辑下，二次侧压差控制逻辑能够满足设计要求。测试要求：系统及 CDU 设备内部阀部件开闭状态调整到位，注水循环排气，将 CDU 运行模式调整为“压差控制模式”，分别设置额定压差值的 100%、90%、80%、70%、60%、50%，稳定后记录实际压差值。31 评测标准：通过观察稳态后的压差值与设定值偏差对比判定压差自控模式是否可靠。（7）二次侧流量自动控制能力测试 测试目的：测试设备在自动控制逻辑下，二次侧流量控制逻辑能够满足设计要求。测试方法：系统及 CDU 设备内部阀部件开闭状态调整到位，注水循环排气，将 CDU 运行模式调整为“流量控制模式”，分别设置额定流量值的 100%、50%、10%，稳定后记录实际流量值。评测标准：通过观察稳态后的流量值与设定值偏差对比判定流量自控模式是否可靠。（8）额定换热量测试 测试目的：验证 CDU 的制冷能力是否满足设计要求。测试方法：通过二次侧配置的液冷模拟负载，调整不同 CDU 实际换热量。验证额定换热量 25%、50%、75%、100%四个工况点的实际换热参数。待每个工况运行稳定后，记录 CDU 一次侧、二次侧的压力、流量、温度、耗电功率等参数。评测标准：评估压力、流量、温度、耗电功率以及 CDU 换热器的换热温差等是否满足设计值以及实际应用场景的要求。（9）负载冲击测试 测试目的：验证系统供液温度自控逻辑可靠性。测试方法：通过调整末端二次侧模拟负载的负载率，从满载 20%稳定运行阶跃至满载 100%，在满载 100%稳定运行后，再阶跃至满 32 载 20%。观察并记录 CDU 一次侧、二次侧供回液温度、流量、压力参数。评测标准：分析负载冲击过程 CDU 运行参数偏离范围是否满足设计需求。（10）整机噪声测试 测试目的：验证机运行噪声是否满足设计需求。测试方法：参考 GB/T 22075-2008 高压直流换流站可听噪声、GLTD-02-1-0602001噪声测量指导书，测量点距离 CDU 水平1.5m、高度 1.5m。评测标准：液冷 CDU 空闲状态各侧面噪声声压级的平均值应不大于 65dB（A）；正常工作状态各侧面噪声声压级的平均值应不大于70dB（A）则为合格。5、功能及逻辑测试（1）自动排气阀排气功能 测试目的：验证自动排气阀能否自动排气，且排气过程没有水泄漏。测试方法：根据设备的设计和实际使用情况，设定测试压力，设备内充注一部分空气或氮气，观察排气阀排气状况。评判标准：排气阀可以自动排气且没有泄漏，则判定合格。（2）CDU 补液系统功能测试 测试目的：验证 CDU 补液系统功能是否满足项目设计要求。33 测试方法：CDU 补液系统手动和自动模式下，模拟各类故障或操作，并观察 CDU 的动作和报警信息、信号、上传接点信号是否正常。评判标准：CDU 补液系统手动和自动模式下的运行情况，满足设计要求。（3）补液系统告警及补液时长功能测试 测试目的：验证 CDU 补液系统告警及补液时长是否满足项目设计要求。测试方法：模拟补液箱高低液位告警和传感器故障，观察 CDU的动作和报警信息、信号是否正常；记录补液箱补满时长和系统补液时长。评判标准：补液箱高、低液位可正常告警输出，补液箱正常补满时长满足选型要求；液冷系统补液检测压力小于设定压力告警输出，补到补液检测压力时长满足选型要求。（4）CDU 漏液检测功能 测试目的：验证 CDU 漏水检测功能是否满足项目设计要求。测试方法：管道漏液检测绳不同定位点洒水（不少于 5 个点位），记录测试点位和报警点位位置。评判标准：验证 CDU 机柜内的漏水检测是否可以准确发出告警。（5）CDU 防凝露功能测试 测试目的：验证 CDU 防凝露功能是否满足项目设计要求。测试方法：设定二次侧供液温度低于供液温度接近露点温度的告 34 警值，测试告警信息及电动阀门的响应速度。评判标准：告警信息准确，电动阀响应灵敏。（6）ATS 功能 测试目的：验证 ATS 功能是否满足项目设计要求。测试方法：测试 ATS 的动作逻辑是否与模式设置相同，并观察ATS 的动作和显示；监测监控和报警信息是否正常；满载运行时，记录电源切换过程前后，ATS 的断电时长，二次侧的供回液温度、流量、压力参数以及水泵的运行状态。评判标准：ATS 运行逻辑及模式满足设计要求，相关监控告警信息准确，满载运行进行电源切换，ATS 断电时间满足选型要求，二次侧的供回液热物理参数满足末端连续供冷的需求。（7）变频器功能性测试 测试目的：验证变频器的断通讯自保持功能是否满足项目设计要求。测试方法：模拟变频器的频率信号、启动信号断开，进行 ATS 切换操作，观察 CDU 的动作和报警信息、信号是否正常。评判标准：变频器的频率信号、启动信号均可失信保持，且 ATS切换时可“飞车”启动。（8）主循环泵及旁通阀功能性测试 测试目的：验证水泵的调控、旁通阀的调节是否满足项目设计要求。测试方法：测试主循环泵运行逻辑，旁通阀运行逻辑，模拟循环 35 泵故障，有故障告警输出。评判标准：循环泵及旁通阀逻辑正常，故障告警输出正常。（9）CDU 群控功能性测试 测试目的：验证 CDU 群控功能是否满足项目设计要求。测试方法：N 台设备组成群组，（N-1）用 1 备，测试群控冷备、群控热备、压差模式、流量模式下，模拟各类故障或操作，并观察群组内各 CDU 的动作和报警信息、信号、上传接点信号是否正常。评判标准：满足设计技术规范中的群控策略要求。（10）控制器故障后机组运行自保持功能测试 测试目的：验证 CDU 的控制器故障或因掉电导致的突发停机，CDU 的水泵、电动阀等运行部件能否自保持运行。测试要求：CDU 按某工况稳定运行后，断开控制器的供电，观记录 CDU 机组内的水泵、阀门状态；恢复控制器的供电接线，观察CDU 机组内的水泵、阀门状态。评判标准：控制器断电前后，水泵、阀门运行状态保持不变。（11）CDU 故障切换&切换时长测试 测试目的：验证 CDU 故障切冷备机功能，及切冷备机的过程时长，是否满足项目设计要求。测试方法：N 台 CDU 组网，模拟一台主机发生故障，记录备用机组的启动并达到正常供冷工况的时长。评判标准：主机故障到备用机组启动至正常供冷，时长满足设计要求。36 6、安规测试（1）接地电阻测试 测试目的：验证机组可接触金属部分与接地点之间的电阻大小 测试方法：用安规检测仪测试所有可接触金属部分与接地点之间的电阻。评判标准：所有可接触金属部分与接地点之间的电阻不超过 1。（2）绝缘阻抗测试 测试目的：测试 CDU 设备或电气线路对地及相间的绝缘电阻，以保证这些设备、电器和线路工作在正常状态。测试要求：冷却设备中的电机、端子箱等电气设备与地（外壳）之间的绝缘电阻，测试电压 DC500V。评判标准：绝缘电阻不低于 10M。（3）耐压测试 测试目的：验证水泵接线端子与地（外壳）之间应承受能力。测试方法：水泵接线端子与地（外壳）之间应承受 1890V 的工频试验有效电压，持续时间为 1 分钟。评判标准：测试电压下没有发生击穿、闪络等现象。7、系统可维护性测试（1）排气阀在线更换功能测试 测试目的：验证自动排气阀是否支持在线更换。测试方法：Manifold 内充液至设计压力，拆下排气阀，并重新 37 安装排气阀。评判标准：拆卸与安装过程，没有泄漏，则判定通过。（2）过滤器在线更换维护功能测试 测试目的：验证 CDU 内的一次、二次管路配置的过滤器在线维护功能是否满足要求。测试方法：CDU 的一次侧、二次侧都按设计压力与流量运行，分别操作一次侧、二次侧过滤器拆卸、维护、安装过程，并记录过程时间。判定标准：不影响 CDU 一次、二次侧的正常流量循环。（二）快装接头 液体快速接头（hydraulic quick disconnect）是一种包含插头和插座、且插头和插座都带流体截断功能的快速插拔组件。液体快速接头可实现液冷系统带液插拔维护功能。当插头和插座连接时，流体接通，为冷板供液；当插头和插座断开时，供液中断，同时流体不会泄漏到系统外。单个液体快速接头包含主体和终端两个部分，主体是实现液体快速接头连接与密封功能的主要单元，终端作为接头的安装端口，用于液体快速接头的安装固定。快装接头测试主要包括外观结构检查、材质相容性测试、材质耐老化性测试、流动性能测试、可靠性测试、连接/断开循环测试及连接力测试等。38 1、外观结构检查 液体快速接头外观结构要求、检查方法及评测标准如表 2 所示。表 2 要求、检查方法及评测标准 序号 外观结构要求 检查方法 评测标准 1 液体快速接头外观应无划痕、毛刺、沙眼、鼓泡等缺陷，表面镀层无漏镀、起泡、脱落等镀层缺陷，同一批次外观颜色应无明显色差和花斑，密封圈应无划痕、脏污、裂缝、变型等缺陷。使用目视法对液体快速接头进行外观检查；符合要求 2 液体快速接头内部应无水渍、油污、金属碎屑等杂质，螺纹无烂牙、无毛刺、倒角匀称，通孔垂直；使用目视法对液体快速接头内部进行检查；符合要求 3 液体快速接头终端结构及尺寸应符合使用方安装部位连接要求；使用测量工具检查快速接头终端结构及尺寸；符合要求 4 液体快速接头在连接过程中应快速完成锁定，锁定结构应手持插座与插头进行连接与断开操作；符合要求 39 稳定可靠，连接与断开过程操作方便，连接与断开时宜有视觉、触觉或听觉反馈；5 快速接头应具有明显的颜色标识，供液及出液快速接头分别用蓝色、红色表示；使用目视法检查液体快速接头颜色标识；符合要求 6 快速接头应具有完整清晰的厂商、型号及批次标识；使用目视法检查液体快速接头标识；符合要求 7 快速接头在断开连接后芯体应能完全回弹；使用相同型号的插头和插座进行连接、分离操作，检查进行连接、断开操作后液体快速接头密封件是否能够完全回弹；符合要求 8 支持自动锁紧的液体快速接头的解锁结构应设置在插座中，手持插座完成快速接头的连接与断开；使用相同型号的插头和插座进行连接、分离操作，检验相同型号的插头和插座是否能互换使用；符合要求 9 相同型号的插头和插座应能互换使用，在机械安装和性能方面，同一型号产品的插头、使用目视法检查液体快速接头锁紧结构，手持插座与插头进行符合要求 40 插座之间应能完全互换，并保证产品性能。连接、分离操作。2、材质相容性试测试 测试目的：验证冷却工质与橡胶、塑料材质的兼容性是否满足系统安全可靠性的要求。测试方法：塑料材质按照 GB/T 11547-2008 进行冷却工质浸泡测试，橡胶材质按照 GB/T 1690-2010 进行冷却工质浸泡测试。评测标准：通过质量、体积、表面积等参数评估材料的相容性测试结果是否满足要求。3、材质耐老化性测试 测试目的：进行材质耐老化性能的验证。测试方法：将试验样品连接试验系统，向试验系统及试验