数据中心迈入“液冷时代”，浸没相变液冷将成主流

近年来，乘着新基建、“东数西算”工程等政策东风，作为新型基础设施重要组成部分，数据中心的发展驶入快车道。随着行业应用需求更大、要求更高，需要存储和处理的海量数据越来越复杂，高密度、模块化、智能化、绿色化、弹性化等维度成为数据中心发展方向。这其中，绿色化发展日益突出。绿色化体现了数据中心建设和运营过程中对低碳、低能耗和低PUE的持续追求，在“双碳”战略目标的指引下，如何让数据中心变得更绿色成为产业发展的“必答题”。专家认为，液冷技术成为解题的关键。

数据中心步入液冷时代

能耗问题一直是数据中心发展的焦点之一。据统计，我国数据中心消耗的电能占到国家总发电量的比重超过2%，可见能源消耗量巨大。

中国电子节能技术协会秘书长吕天文表示，“双碳”政策对数字中心建设提出了更高的节能要求，此外国家发改委以及上海、北京、深圳等地出台的相关政策，都对大型数据中心PUE值做出明确规定，更加绿色节能的数据中心是大势所趋。

事实上，数据中心作为重要的信息基础设施，一直在不断演化，作为耗电大户，节能技术也伴随着产业发展而不断推陈出新。上世纪60年代，大型计算机机房属于第一代数据中心，没有精密的温度控制。到了上世纪90年代，第二代数据中心出现了恒温恒湿的专用空调机。21世纪初，机架式服务器机房作为第三代数据中心，开始广泛使用恒温恒湿专用空调。2010年代，刀片式服务器、云计算数据中心作为第四代数据中心开始广泛使用列间空调，并运用封闭冷/热通道的精细化气流组织管理。随着大数据、人工智能时代的到来，数据中心也迈入第五代，新型数据中心面临首要的考验就是要更节能、更低的PUE。

“要让数据中心进一步节能、绿色，有赖于应用综合技术。核心计算设备是其中的重头戏，这个领域必须把能耗降下来。目前数据中心节能降耗的可行路径是在制冷方面要有突破性的技术。”曙光信息产业股份有限公司相关负责人表示。

目前数据中心制冷技术主要分为风冷和液冷两大类。随着液冷技术发展，PUE值更低，优势更为突出。吕天文给记者算了一道数学题：在我国现阶段，终端用户每使用1kWh 电能，火力发电厂就要排放 0.86kg 的二氧化碳，液冷 PUE（1.2）低于传统风冷 PUE（1.8）至少50%，意味着众多数据中心的能耗，能够至少减少50%，碳排放量也将减少50%。

事实上，液冷技术不只有低PUE这一项优势。记者了解到，液冷技术冷却力更强，冷却能力是空气的 1000-3000 倍，可实现超高密度制冷。由于液冷技术属于部件级制冷，温度恒定，可以保证元器件高性能稳定工作，因此液冷技术可以实现精确制冷。此外，无压缩机、无风扇，噪音低于50dB等特点让液冷技术具有更低的噪音，可达到“静音机房”的效果。

政策引导、市场驱动、技术成熟度等诸多因素推动数据中心步入液冷时代。分析机构预计，到2026年，液冷数据中心市场的初始估值从2018年的14.3亿美元增至1205亿美元，年化复合增长率达30.45%。

浸没相变液冷技术将成行业主流

随着技术向前发展，液冷技术也出现不同的分支，目前根据液体冷媒和发热源的接触方式，可分为冷板式（间接接触）、喷淋式（直接接触）、浸没式（直接接触）三类。从PUE值来看，浸没式液冷技术PUE最低。浸没式液冷技术又分为相变式和非相变式两类。

浸没式液冷数据中心以液体作为冷媒，把计算、存储及网络设备基于液冷环境进行完全重构，将IT设备浸没在绝缘无腐蚀性的冷却液中，热量被冷却液吸收后直接通过冷却系统高效地传导到外界，打破风冷散热瓶颈且实现PUE逼近1.0，同时密封的箱体保障IT设备不受潮湿、有害气体、振动影响，提升设备可靠性达50%以上。相比其他液冷技术，浸没式液冷具有高能效、高密度、高可靠、高可用等特点，更能满足第五代数据中心的需求。而相比非相变，浸没相变液冷技术稳定性更强。

专家认为，浸没相变液冷技术将成行业主流。若全国50%新建数据中心采用曙光浸没式相变液冷技术，每年可省450亿度电，减排3000万吨二氧化碳。

曙光浸没相变液冷系统

在浸没相变液冷技术方面，我国目前处于领先水平。以曙光为代表的数据中心企业，其研制的浸没相变液冷数据中心已进入成熟应用期。记者了解到，以浸没式相变液冷技术为核心，中科曙光构建的新一代绿色一体化大数据中心，不仅提供了系统化的节能减排解决方案，还实现了计算资源的高密度集约化部署、智能化运维，并可提供从规划、建设到管理、运营的一站式服务，为数据中心绿色高质量发展进一步夯实了基础。

展望未来，除了更加环保节能，液冷数据中心还在向更加安全可靠方向发展，用户对数据中心提供商的服务要求也越来越高。在安全可靠方面，相关企业需要有稳定可靠的供应链，同时还需要构建基础设施、网络、数据运营的立体安全防护体系等。在可靠设计方面，需要数据中心提供商能满足A级机房设计标准，系统冗余、关键部件冗余可靠性设计要求更高，冷却液体需要更加绝缘环保，另外还需要有更完善的漏液检测。

以曙光为代表的中国数据中心提供商，正在携手产业伙伴，打造面向未来的安全可靠、可持续、绿色运营的一体化数据中心。