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8.18重磅发布|天加环境高密AI算力时代液冷解决方案白皮书

来源:天加 作者:天加

2026-08-19 16:59:12

大模型训练、通用人工智能、自动驾驶仿真等算力需求全面爆发,推动AI基础设施进入高密度、超高功耗发展周期。英伟达Blackwell架构GB200、GB300 NVL72整机柜服务器作为当前智算中心主流算力单元,彻底颠覆传统数据中心散热边界:GB200单机柜额定总功率132kW,GB300单机柜提升至142kW,单颗GB200超级芯片功耗高达2700W,GB300芯片功耗进一步抬升至3500W,传统风冷散热极限仅30~40kW/柜,已完全无法支撑新一代AI算力稳定运行,冷板式液冷成为标准化刚需方案。

从行业长期路线图来看,2024-2029年全行业机架密度将持续攀升,AI Pod平均机架密度从40~100kW跨越至350kW以上,峰值机架密度远期突破1000kW/柜,超高密度算力对暖通系统的承载能力、温控精度、节能性、运维可靠性提出全新严苛标准。

图丨英伟达 GPU + 机柜功率路线图

天加环境深耕数据中心精密温控二十余年,依托全球磁悬浮压缩机核心技术、行业首创风液融合同源架构、全栈液冷系统研发制造能力,针对NVIDIA GB200、GB300两款主流整机柜服务器,打造端到端适配、全生命周期降本的数据中心全链条整体解决方案。作为全国领先的智慧洁净和AIDC全链条热管理专家,天加聚焦超高密AIDC机房散热、能耗、扩容、运维四大核心痛点,助力算力客户实现PUE≤1.20的绿色智算建设目标。

本文将深度拆解两款英伟达服务器的热负载与暖通硬性需求,系统阐述天加数据中心全链条技术架构、核心产品适配逻辑、项目落地价值与全场景落地优势。

01 导入篇

算力密度爆发GB200与GB300整机柜热负载及暖通核心约束

1.1

Blackwell架构芯片功耗迭代,散热压力指数级增长

英伟达GPU功耗呈现跨越式上涨:2017年V100功耗300W,2020年A100提升至400W,2022年H100达到700W,2023年GH200 Grace Hopper超级芯片突破1000W,而GB200 Grace Blackwell超级芯片集成1颗Grace CPU与2颗Blackwell GPU,整机功耗跃升至2700W;升级款GB300单芯片功耗进一步拉高至3500W。空气介质换热效率已完全无法匹配芯片瞬时发热,一旦散热不足,GPU将自动降频,直接损失30%以上算力输出,造成巨额算力投资浪费。


图丨英伟达 GPU 功耗演进曲线

1.2

GB200 NVL72整机柜功率、散热分配与暖通硬性指标

GB200 NVL72整机柜标准配置:72颗Blackwell GPU、36颗Grace CPU,机柜总IT功耗132kW,散热分为液冷主散热与辅助风冷两部分:

1.液冷承载热负荷:115kW(核心芯片冷板换热,其中36颗GB200超级芯片发热97.2kW,交换机、供电模块辅助液冷17.8kW),液冷系统设计散热能力按此配备,并保留一定安全余量;

2.机柜背板辅助风冷散热:17kW,负责机柜内部余温、交换机局部散热;

3.暖通硬性约束:

(1)二次侧冷却液供液温度稳定区间25~45℃,支持高温供液,可与无冷机自然冷却系统直接适配;

(2)CDU输出流量控制精度±5%,单回路压力波动≤0.02MPa,杜绝冷板局部过热;

(3)全回路去离子水防漏液、防腐蚀,适配服务器原厂微通道冷板;

(4)8 台 NVL72 液冷机柜组成一套 DGX GB200 SuperPOD,合计 576 片 B200 GPU,全链路液冷散热。系统连续运行8760小时无停机,支持N+1冗余冷源、冗余泵组架构。

图丨英伟达GB200 Superchip 芯片到DGX SuperPOD完整层级高清示意图

1.3

GB300 NVL72整机柜升级散热需求,暖通系统承载能力再升级

GB300作为GB200性能迭代机型,整机柜IT总功耗提升至142kW,硬件与散热约束全面升级:

1.热负荷分配:液冷标准散热负荷121kW,辅助风冷散热21kW;单颗GB300芯片额定功耗3500W,36颗芯片理论发热126kW,实际通过系统功率优化限制稳定在液冷可承载范围,对液冷系统瞬时峰值散热能力、流量调节响应速度提出更高要求;

2.算力密度提升:整机柜FP16稠密算力达360P,NVLink带宽每秒130TB,集群长时间满负载运行,热输出波动幅度更大,暖通系统必须具备毫秒级自适应温控调节;

3.扩容兼容需求:GB300项目普遍规划远期扩容至Rubin架构,暖通冷源系统需预留扩容余量,无需大规模改造机房土建与管路。

图丨英伟达NVL72 GB300 机柜系统


1.4

GB200/GB300机房通用暖通行业痛点

结合两款整机柜硬件特性,当前行业落地普遍存在四大核心难题,也是天加全链条整体解决方案核心解决方向:

1. 散热能力不匹配:传统风冷单机柜上限40kW,GB200/300机柜130kW+热负荷完全超出极限,列间空调、风墙空调方案仅能作为辅助散热,无法独立承载核心芯片发热;

2. 冷源架构割裂:传统项目风冷、液冷两套独立冷源,两套管路、两套控制系统,机房占用面积成倍增加,初投资大幅上涨,运维两套系统人力成本大幅增加;

3. 能效管控失衡:常规冷水机组低温供液(12-18℃)压缩机全年高频运行,PUE常年1.4以上,难以满足东数西算枢纽节点PUE≤1.20政策要求;

4. 扩容改造难度大:存量IDC机房升级AI算力时,传统液冷系统冷源、CDU固定配置,新增GB300机柜需重新铺设主管路、加装冷机,施工周期长达3~6个月,中断现有业务。


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