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AI自控：基于NTC热敏电阻数据动态调节水泵与风扇的节能策略
文章出处：平尚科技
责任编辑：平尚科技
发表时间：2025-12-25
在追求极致能效的液冷AI数据中心，冷却系统的能耗已占据不可忽视的比例。传统的温控策略往往基于固定阈值，令水泵与风扇在“高功耗保障”与“低效运行”间摇摆，造成大量能源浪费。而一种基于高精度NTC热敏电阻网络实时数据，通过AI算法动态调节冷却部件工作的智能策略，正将散热系统从“能耗成本中心”转变为“能效优化中心”。其核心在于，将遍布系统的NTC传感器从孤立的监控点，升级为驱动整个冷却回路协同运行的感知神经元。
传统温控的局限与数据驱动的契机传统液冷机柜的温度控制逻辑相对简单：在冷却液回路的关键点（如冷板出口、换热器进口）设置一两个温度传感器，当读数超过设定阈值（例如35℃），便以固定转速或功率启动或加速水泵与风扇。这种“开环”或“阈值闭环”控制存在明显缺陷：响应滞后，无法预判热趋势；调节粗放，无法在保障安全的前提下精细匹配散热需求；部件始终处于高能耗或频繁启停的应力状态。
要突破这一局限，必须获取更丰富、更精确的系统热状态数据。这依赖于在关键位置部署多个具备优异性能的NTC热敏电阻，构成一个高分辨率的温度感知网络。这些位置包括但不限于：每一块GPU/CPU冷板的进、出口（监测核心散热效率）；冷却液分配单元（CDU）的进、回水主管（监测系统总热负荷）；干冷器或板式换热器的二次侧（监测外部环境散热条件）。只有掌握了这些点与点之间的温差（ΔT）及其变化速率（dT/dt），才能真实、动态地描绘出热量的产生、传递与散发全貌，为智能控制提供数据基石。
NTC热敏电阻的规格：决定数据质量的基石智能策略的有效性，首先建立在传感数据的准确性与可靠性之上。因此，对高精度NTC热敏电阻的关键规格提出了明确要求：精度与互换性：用于节能控制的NTC，其自身精度（如±0.5℃）和互换性（批量一致性）至关重要。平尚科技的工业级产品通过精密的芯片筛选与配对，可以实现±0.3℃的系统测量精度，确保不同节点数据的可比性，为计算准确的温差奠定基础。B值（热敏指数）与稳定性：B值决定了电阻-温度曲线的斜率，其精度和长期稳定性直接影响测量的准确度。采用高稳定性材料封装的NTC，其B值公差可控制在±1%以内，在液冷系统长达数年的运行周期内漂移极小，保证了控制模型的长期有效性。响应时间：要捕捉动态的热变化，传感器必须足够快。在冷却液流道中，采用薄壁不锈钢封装、热质量小的浸入式NTC探头，其热时间常数（τ）在水中可达1.5秒甚至更低，能够及时反映流量变化或负载突变导致的温度波动，为提前调节提供预警。长期可靠性：在高温高湿的冷却液环境中持续工作，要求NTC具备优异的密封性和耐腐蚀性。工业级封装能够确保在冷却液长期浸泡下，其电气性能保持稳定，绝缘电阻维持在高位，杜绝因传感器自身失效导致的系统误判。动态调节策略：从数据到节能行动基于上述高质量的温度数据流，AI控制算法能够实施层次化的节能策略：基于温差（ΔT）的泵速优化：系统核心的散热需求，直接体现在冷板进出口的温差上。AI控制器不再简单地将出口温度与固定值比较，而是实时计算ΔT。当ΔT低于设定优化区间时，表明散热能力过剩，可线性降低水泵转速，在保障流量的前提下减少泵功；当ΔT上升并趋近上限时，则提前、平滑地提升泵速，增强换热，避免温度骤升。这种基于热负荷的直接反馈，可将泵浦能耗在高、低负载不同场景下降低30%-50%。基于热惯性与环境温度的风扇预测调节：对于采用风冷最终散热的CDU，室外干冷器风扇是主要耗能部件。AI系统会综合历史负荷曲线、当前回水温度及环境温度，预测未来的散热需求。例如，在夜间环境温度低且AI训练任务处于规律性低谷时，系统可提前将风扇转速降至最低维持档，而非等待温度升高后再动作；当预测到即将开始大规模计算任务时，又可提前小幅提升转速，利用系统的热惯性，实现“前瞻性”平缓调节，避免急促的转速突变，在保证散热的同时最大化风扇能效。
故障预警与健康管理：持续监测的数据还能用于系统健康诊断。例如，某个冷板回路的ΔT持续异常增大，可能提示内部流道轻微堵塞；水泵前后温差的异常变化，可能预示其效率衰减。系统可以提前发出维护预警，避免故障扩大，从另一个维度保障了系统能效与可用性。将高精度NTC热敏电阻网络与AI智能算法相结合，液冷系统的散热管理便从被动的、基于阈值的“响应式”控制，进化为主动的、基于模型的“预测式”优化。平尚科技提供的工业级NTC传感解决方案，以其扎实的规格参数为底层数据质量保驾护航，使得动态调节水泵与风扇的节能策略不再是概念，而成为可落地、可衡量（如实现PUE值降低0.02-0.05）的实用技术，为绿色数据中心的目标贡献切实的底层力量。
