物联网&智慧城市创新实践｜一种用于液冷背门与冷水机结合的全液冷系统

  

「为深化智慧城市建设，推广城市数字化转型先进经验，推动物联网技术与城市发展深度融合，赋能北京城市高质量发展、高效能治理与高品质生活，北京物联网智能技术应用协会、中关村智慧城市产业技术创新战略联盟、北京测绘学会、低碳智慧建筑产业技术创新战略联盟在2026年全球数字经济大会物联网与智慧城市论坛期间，联合开展2026物联网与智慧城市优秀案例征集评选活动。经评审筛选最终发布53个优秀案例/成果，并将通过多渠道进行系列展示。诚邀各界开展合作交流，详情可咨询北物联李老师（联系电话：13521200337）。」

案例/成果名称：一种用于液冷背门与冷水机结合的全液冷系统

所属单位：磐石浩海（北京）液冷技术有限公司

所属领域：智慧能源、城市治理（数据中心绿色低碳方向）

　　“双碳”目标下，数据中心作为数字经济的算力底座，其能耗与碳排放问题日益突出。随着AI算力需求爆发，高密风冷服务器单机柜功率已达30kW以上，远超传统风冷机房8-15kW的设计上限，局部热点与能耗高企问题严重制约算力扩容。完全替换为液冷服务器成本高、周期长，存量资产无法利旧，行业亟需一种低门槛、可快速部署的过渡方案。针对上述痛点，本实用新型专利“一种用于液冷背门与冷水机结合的全液冷系统”应运而生。该系统部署于现有风冷机房，在不改动风冷服务器自身结构的前提下，通过加装液冷背门与冷水机组联动，为高密风冷服务器提供辅助散热能力，使存量风冷机房具备承载高密算力的条件，为数据中心绿色低碳转型提供了一条务实的技术路径。

创新点一：串联供液管路架构，实现模块化快速扩容

　　传统液冷系统多采用分支管路设计，新增机柜需重新规划并改造主管路，施工周期长、成本高。本方案采用各机柜供液管路依次连通形成串联环路的创新架构，主管路一次性改造到位后，后续新增机柜仅需接入串联管路即可完成扩容，无需重复改动主干管网。该设计大幅降低了液冷系统部署与扩容的复杂度，尤其适配算力中心快速增长的场景需求。

　　创新点二：背门式辅助散热结构，不改动服务器实现液冷化

　　区别于更换整机或改造服务器内部结构的传统液冷方案，本系统在机柜后端加装液冷背门，利用背门内部散热室及冷却管组件，将服务器排出的热风经进风板引入背门进行热交换后降温排出。该设计实现了“风冷服务器+液冷背门”的创新组合，在不触碰服务器硬件的前提下将单机柜散热能力额外提升30kW，充分利旧存量资产。

　　创新点三：单柜冷量精细化调节与风液协同散热模式

　　每台机柜进液管独立配置进液流量控制阀，可根据各机柜服务器负载差异动态调节供液量，精准消除局部热点，避免冷量浪费。同时进风板保留自然风冷通道，形成“液冷主散热、风冷辅助循环”的协同模式，即便液冷系统检修时风冷通道仍可维持基础运行，提升系统容错性。

　　创新点四：快插式连接与活动调节板设计，适配多种机房环境

　　采用标准化快插接口实现液冷背门与供回液管路快速连接，现场安装时间大幅缩短，可灵活适配不同高度、深度的机柜，具备良好的场景兼容性与推广便利性。

本系统主要面向已建成的风冷数据中心，针对机房内高密风冷服务器散热能力不足的问题，通过加装液冷背门并连接冷水机组，实现存量机房的液冷化升级。

场景一：风冷机房高密化改造

大量早期建设的数据中心采用风冷散热设计，机房空调制冷能力通常在8-15kW/柜。随着业务向AI算力转型，机房内开始部署高密风冷服务器，单柜功耗攀升至30kW以上，原有空调系统难以应对，局部热点频发，服务器因过热降频影响算力输出。本方案无需更换服务器、无需改造机柜结构，仅在机柜后端加装液冷背门，即可实现每柜30kW的散热能力提升，机房空调负载随之大幅下降。目前已累计部署超50个机柜，覆盖AI算力中心、云服务商老旧机房改造、国家级超算节点等场景，最长稳定运行超6个月。

场景二：算力快速扩容场景

算力中心面临业务快速增长的扩容压力，但机房空间与配电资源有限，无法通过增加机柜数量来提升算力。本方案通过提升单机柜散热上限，支持机房在相同空间内部署更高密度的服务器，实现“不扩面积、不增机柜”的算力倍增。部署过程中采用快插连接，单柜背门安装时间控制在1小时以内，支持在线施工、业务零中断。

场景三：存量资产利旧场景

大量风冷服务器尚在生命周期内，完全替换为液冷服务器不仅成本高昂，还造成既有资产的大规模浪费。本方案允许用户保留现有风冷服务器，仅通过加装液冷背门即可获得液冷级的散热能力，实现资产的平滑过渡与价值最大化利用。

系统由冷水机组与多台加装液冷背门的机柜串联连接组成。运行时，冷水机组制备的冷却液经供液主管路依次流入各机柜背门的冷却管组件，服务器排出的热风经进风板引入背门散热室，与冷却管进行热交换后降温排回机房环境，热量由冷却液带出并经回液管路返回冷水机组排出室外。每台机柜的进液流量控制阀根据服务器负载反馈自动调节供液量，实现精准散热与节能运行。

   经济效益：本方案已累计部署超50个机柜。相比替换为液冷服务器的改造方式，单柜改造成本降低约60%。采用快插连接，单柜安装1小时内完成，大幅缩短施工周期。年运维成本较传统风冷方案降低约30%。

  社会效益：相比纯风冷方案，综合能耗降低60%以上，显著降低数据中心碳排放，有力支撑“双碳”目标在算力基础设施领域的落地。方案无需替换现有服务器，实现了存量资产的高效利用，避免了大规模电子废弃物产生。

  示范价值：本方案验证了“风冷机房+液冷背门”技术路径的可行性，为全国大量存量风冷数据中心提供了一条可复制、可推广的液冷化升级路径，对于推动数据中心行业绿色低碳转型具有较强的示范引领意义。