Development and Experimental Validation of an Integrated Evaporative and Hybrid Air-Liquid Cooling System for Intelligent Computing Centers

Gao Yuan Huang Xiang Feng Shihao Chu Junjie

doi:10.12465/issn.0253-4339.20251103001

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Development and Experimental Validation of an Integrated Evaporative and Hybrid Air-Liquid Cooling System for Intelligent Computing Centers

更新时间：2026-03-12

- Development and Experimental Validation of an Integrated Evaporative and Hybrid Air-Liquid Cooling System for Intelligent Computing Centers
- Journal of Refrigeration Vol. 47, Issue 1, Pages: 96-104(2026)
- 作者机构：
  
  西安工程大学城市规划与市政工程学院西安 710048
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20251103001
  CLC： TB657;TU831
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.20251103001
- Received：03 November 2025，
  
  Revised：2025-11-10，
  
  Accepted：11 November 2025，
  
  Published：16 February 2026
- 稿件说明：
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高远,黄翔,冯世豪等.智算中心蒸发冷却风液协同冷却系统构建与实验验证[J].制冷学报,2026,47(01):96-104.

Gao Yuan Huang Xiang Feng Shihao Chu Junjie.Development and Experimental Validation of an Integrated Evaporative and Hybrid Air-Liquid Cooling System for Intelligent Computing Centers[J].Journal of Refrigeration,2026,47(01):96-104.
高远,黄翔,冯世豪等.智算中心蒸发冷却风液协同冷却系统构建与实验验证[J].制冷学报,2026,47(01):96-104. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20251103001. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20251103001.

Gao Yuan Huang Xiang Feng Shihao Chu Junjie.Development and Experimental Validation of an Integrated Evaporative and Hybrid Air-Liquid Cooling System for Intelligent Computing Centers[J].Journal of Refrigeration,2026,47(01):96-104. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20251103001. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20251103001.

摘要

针对智算中心高功率密度散热难题，本文提出一种风液同源液冷系统。该系统通过统一冷源协同供冷，采用“先风冷、后液冷”的梯级水流设计，以降低㶲损失并实现冷量的品位匹配。研究通过CFD模拟优化了冷源机组流道，并实验测试了其在高温高湿、中温中湿及低温3种工况下的性能。结果表明：优化机组在高温工况下出水温度低至32.17 ℃，COP最高达28.03；中温工况下可实现完全自然冷却；低温工况下COP峰值达33.4，且运行稳定。系统整体逼近度为0.1~1.8 ℃，冷却能力达105.3%，性能优于国标。本研究为高密度智算中心提供了一种高效可行的冷却解决方案。

Abstract

To address the heat dissipation challenges associated with high power density in intelligent computing centers， this study proposes an air-liquid dual source cooling system. The system utilizes a unified cold source with a stepwise water flow sequence of "air-cooling first， liquid-cooling second" to reduce exergy loss and match the temperature-grade of the respective cold source. The internal flow channel of the cooling unit was optimized through computational fluid dynamics simulations， and its performance was experimentally tested under high-temperature with high-humidity， moderate-temperature with moderate-humidity， and low-temperature conditions. Results indicate that the optimized unit achieves an outlet water temperature as low as 32.17 ℃ with a maximum coefficient of performance （COP） of 28.03 under high-temperature conditions. The unit also enables complete natural cooling under moderate conditions and reaches a peak COP of 33.4 under low-temperature conditions while maintaining stable operation. The system's overall approach degree ranges from 0.1 ℃ to 1.8 ℃， and its cooling capacity reaches 105.3%， outperforming the national standard. This study provides an efficient and practical cooling solution for high-density intelligent computing centers.

关键词

Keywords

references

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