液冷机房停在 1.18，PUE 的账算到谁头上

单柜 120 kW 全部盖上冷板，PUE 也只从 1.181 降到 1.130。把 PUE 卡在 1.18 的不是冷板效率，是那 15% 还得用 25 ℃ 冷风的内存、VRM 和光模块。只要这部分还在，冷机就停不下来。

电能利用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）是指数据中心总设施能耗与 IT 设备能耗之比。液冷方案常常给出 1.1 到 1.15 的 PUE 承诺，实测却经常落在 1.18 附近。差距不在冷板，而在冷板没盖住的那部分热。

一句话答案　冷板只覆盖 85% 的 IT 热，剩下 18 kW 必须用 25 ℃ 冷风，冷机全年运行把 PUE 锁在 1.181。

十五个百分点的热不走冷板

冷板只能盖住 GPU 与 CPU，剩下的热一定要走风。一台 120 kW 的智算机柜，GPU 与 CPU 占 102 kW，可以贴冷板；内存条、VRM、光模块合计 18 kW，发热分散在几十个器件上，贴不了冷板，只能靠风。这 18 kW 就是覆盖率的缺口。

截至 2026 年 10 月，主流液冷整机柜的冷板覆盖率公开标称值在 80% 到 90%，口径是单柜 100 kW 以上、冷板覆盖 GPU 与 CPU 两类器件。宣称 1.1 的方案，覆盖率通常标到 95% 以上，多出来的部分是内存冷板。

贴不了冷板的原因是结构不是热。内存条间距 7.5 mm，冷板加接头至少要 12 mm，塞不进去；光模块是热插拔件，冷板会挡住拔插；VRM 围绕 CPU 布置在 20 mm 宽的窄条上，走水没有回程空间。这三类器件的热流密度并不低，VRM 局部能到 60 W/cm²，比 GPU 的均热面还高。

还有一类热常被漏算：机柜内的电源。800 V 直供把 PSU 移到柜外，这部分损耗才不算 IT 热；仍用 48 V 母线的机柜，3 kW 的变换损耗留在柜内，既占冷板也占风冷。覆盖率的分母因此要先说清是"IT 热"还是"柜内总热"。

图 1　一台 120 kW 机柜里冷板覆盖与风冷残余的分配（自行绘制，为原理示意，非原文原图复制）

PUE 的分子里有什么

PUE 的分子由五部分组成：液冷系统制冷能耗、风冷系统制冷能耗、风机功耗、水泵功耗、配电损耗。写成式子：

PUE = 1 + (Q_liq / COP_liq + Q_air / COP_air + P_fan + P_pump + P_pdu) / Q_IT

式中 Q_liq 与 Q_air 分别是液冷与风冷承担的热量，COP 是对应系统的能效比，P_fan 由风量与风机全压决定：P_fan = V × Δp / η，V 为风量，Δp 取 800 Pa，η 取 0.6。

按公开参数测算。单柜 120 kW，冷板覆盖 85%，风冷送风 25 ℃、回风 35 ℃，温差 10 K，空气密度 1.2 kg/m³、比热 1.005 kJ/(kg·K)。风量 V = 18 / (1.2 × 1.005 × 10) = 1.49 m³/s，风机功耗 1.49 × 800 / 0.6 = 1.99 kW。制冷能耗 102 / 12 + 18 / 3.0 = 14.5 kW，泵功 1.68 kW，配电损耗 3.6 kW。合计 21.77 kW，PUE = (120 + 21.77) / 120 = 1.181。

这里的 18 kW 用了 6.0 kW 的制冷能耗，而 102 kW 的液冷只用了 8.5 kW。单位热量上，风冷部分的制冷代价是液冷的 4 倍。

COP 的口径要分清。液冷的 12 是二次侧 CDU 加一次侧冷却塔的联合能效比，进水 30 ℃、室外湿球 24 ℃ 时成立；风冷的 3.0 是冷冻水机组在 25 ℃ 送风、部分负载下的实测值。两个 COP 混着比会得出"液冷比风冷好 4 倍"的结论，而这个 4 倍只在 30 ℃ 进水时成立。

分子里还有配电损耗。120 kW 机柜从 10 kV 到 48 V 要过三级变换，效率 96% 到 97%，3.6 kW 的损耗最终也变成热，还要再被冷走一遍。这部分在 PUE 里被算了两次，是液冷机房 PUE 压不下去的第二个原因。

泵功的口径同样影响结果。二次侧泵 1.68 kW 是按流量线性折算的，实际变流量系统应按三次方走，功耗只有 0.4 kW。这里取线性是给定流量运行留余量，代价是把 PUE 算高了 0.01。

图 2　冷板覆盖率与 PUE 的关系（自行绘制，据本文测算口径重绘，非原文原图复制）

覆盖率每涨一档，PUE 掉多少

把覆盖率从 70% 推到 100%，PUE 从 1.235 降到 1.130，总降幅 0.105。前 15 个百分点贡献 0.054，后 15 个百分点只贡献 0.051，看起来接近，但成本完全不同：前者只需要把 GPU 冷板贴满，后者要给每根内存条单独做冷板。

表注：单柜 120 kW，液冷 COP 取 12，风冷 COP 取 3.0（覆盖率低于 90%）或 8.0（可切干冷器），风机全压 800 Pa、总效率 0.6，泵功按 1.0 + 0.8 × 覆盖率计算，配电损耗取 IT 的 3%。覆盖率一律按热功率计，不按器件数计，两种口径能差 8 个百分点。

风机功耗的口径必须说清。这里按定压 800 Pa 运行，风阀节流维持管网静压，风机功耗与风量成正比，95% 覆盖率时是 0.66 kW。若改成变频加变静压，功耗按风量三次方走，同一风量下只要 0.08 kW。两种口径差 8 倍，PUE 差 0.005，报方案时不写明用的是哪一种，数字就没法比。

把覆盖率折算成单位成本更有用。GPU 冷板约 300 元/kW，内存冷板约 900 元/kW，光模块冷板约 1500 元/kW。同样降 0.001 的 PUE，三种冷板的代价差 5 倍，这也是 95% 之后继续往上推不划算的原因。

25 摄氏度送风把冷机锁死

内存与硬盘的进风温度上限决定了送风温度。DDR5 的器件温度上限 85 ℃，按 10 K 余量反推，进风不能高于 35 ℃；实际工程为了留冗余，普遍按 25 ℃ 设计。只要这条约束在，冷机就不能停，液冷侧再高的进水温度也换不来自然冷却小时数。

覆盖率提到 95% 之后，风冷只剩 6 kW，风量降到 0.50 m³/s，送风温度可以提到 32 ℃，冷机切干冷器，风冷 COP 从 3.0 跳到 8.0。这一步才是 PUE 从 1.181 掉到 1.136 的真正原因，不是冷板本身。

送风温度每提高 1 K，冷机 COP 大约涨 0.12。从 25 ℃ 提到 32 ℃ 是 7 K，COP 从 3.0 涨到 3.8；再叠加干冷器替代冷水机组，才到 8.0。这两步常被合并成一句"提高送风温度"，实际是两个独立的收益，任何一个不成立，COP 都到不了 8.0。

失效场景。某机房按 85% 覆盖率设计，夏季实测 PUE 1.24，比设计值高 0.06。现象是 CDU 二次侧供水从 30 ℃ 升到 34 ℃，机柜进风 28 ℃。原因是冷板安装时被内存条遮挡，实际覆盖率只有 78%，风冷负荷从 18 kW 升到 26 kW，25 ℃ 送风的冷机在部分负载下 COP 掉到 2.4。处置是补装内存冷板，或把送风温度提到 30 ℃ 并接受内存温度上升 5 K。

这类偏差不会触发报警。冷板覆盖率没有传感器，能测的只有进出水温度，而水温在负荷下降时反而更低，运维看到的是一条正常的曲线，直到夏季高温天才暴露。

独到分析：1.1 的门槛是取消冷机

液冷和低 PUE 之间没有等号。行业通行说法把两者直接等同，这个等号不成立。PUE 1.1 的实质是冷机全年不运行，要求风冷残余低于 5%、送风温度高于 32 ℃；只装冷板而不动风冷侧，PUE 只能停在 1.18 附近。

更进一步的判断是：覆盖率的边际收益在 95% 处出现台阶，不是平滑曲线。95% 之前每提高一个百分点约降 0.009，95% 之后因为冷机已经切换，每提高一个百分点只降 0.001。所以把覆盖率从 85% 推到 95% 值得做，从 95% 推到 100% 不值得，除非机柜功率超过 200 kW。

选型案例与判据

按以下约束走一遍选型。单柜 120 kW，8 台 GPU 服务器，电价 0.6 元/kWh，年运行 8760 h，PUE 目标 1.15，单柜改造预算 65 万元。

候选三个：A 85% 冷板配 25 ℃ 冷风，维持现状；B 95% 冷板加内存冷板，配 32 ℃ 冷风与干冷器；C 100% 全覆盖配 35 ℃ 温水。

逐项对比：PUE 分别为 1.181、1.136、1.130；初投资 3500、4200、5200 元/kW，折合 42.0、50.4、62.4 万元；快接头数量 8、38、52 个；年电费 74.5、71.7、71.3 万元。

选定 B。理由是年省电费 2.8 万元，相对 A 多投 8.4 万元，静态回收期 3.0 年；C 比 B 多投 12 万元，只换 0.006 的 PUE 和 0.4 万元电费，回收期 30 年，不成立。

代价与风险：快接头从 8 个增到 38 个，漏液风险点增加 3.75 倍；内存冷板让单条内存的更换工时从 2 分钟拉长到 15 分钟以上，运维窗口要重新排。

判据。如果冷板覆盖率低于 95%，就按 25 ℃ 送风设计风冷侧，别承诺 PUE 低于 1.15，代价是冷机全年运行；覆盖率高于 95% 且电价高于 1.0 元/kWh 时，才值得上内存冷板并把送风提到 32 ℃，代价是快接头数量翻四倍。覆盖率本身要有验收方法，按热功率逐器件核对，不能只看图纸标称。

一句话 PUE 卡在 1.18 的原因不是冷板不够强，是那 15% 的热还必须用 25 ℃ 的冷风带走，冷机因此一年不停。

文献依据：Thermal Management and Energy Consumption in Air, Liquid, and Free Cooling Systems for Data Centers: A Review

文献标题：Thermal Management and Energy Consumption in Air, Liquid, and Free Cooling Systems for Data Centers: A Review

作者：Sijun Xu, Hua Zhang, Zilong Wang

期刊卷期：Energies, 2023, 16(3): 1279

DOI：10.3390/en16031279（CC BY 4.0）

第二来源：Li Y., Zhu C., Li X., Yang B. A Review of Non-Uniform Load Distribution and Solutions in Data Centers: Micro-Scale Liquid Cooling and Large-Scale Air Cooling. Energies, 2025, 18(1): 149. DOI: 10.3390/en18010149

配图说明：图 1 为机柜热分配示意，图 2 据本文测算数据绘制，均为自行绘制，非原文原图复制

改动声明：基于开放获取文献的独立解读，标题、结构、行文、表格、案例与配图为原创

来源：21ic电子网