谈谈液冷数据中心IDC那些事儿-韭研公社

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谈谈液冷数据中心IDC那些事儿

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2021-09-11 11:35:51

对于一个数据中心、一座简易机房、一枚“一体化基站”或者一台RRU（基站射频单元），虽然它们体积从大到小，但是它们都要面对的同一个关键问题：散热。

据工信部最新发布数据显示，我国在用数据中心的机架总规模已突破226万，而在前一年，这个数字仅166万，一年之间增长近4成。现代化的数据中心承担了大量数据计算和存储，这对系统性能稳定度的要求与日俱增。为了提供更高能效来满足业务发展的需要，服务器乃至机房的散热就成为关键。PUE是衡量数据中心能源效率主要指标，而“风冷”数据中心的PUE普遍大于2。

什么是PUE？这里用一组插图来科普一下。

随着碳中和不断推进，绿色数据中心正成为新焦点。阿里巴巴、华为、浪潮、中科曙光等头部IT企业也开始布局液冷技术，号称液冷数据中心每年至少可以节省30%电量。同时，市场权威分析机构预计，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%。

2019年1月，工业和信息化部、国家机关事务管理局和国家能源局发布《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》，提出到2022年，数据中心平均能耗基本达到国际先进水平，新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下。在《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》中，重点鼓励采用液冷、分布式供电、模块化机房以及虚拟化、云化IT资源等高效系统设计方案。

今天我们就来谈一谈液冷数据中心IDC的那些事儿~

一、液冷数据中心是什么？

液冷数据中心是指应用液冷技术和液冷服务器等设备的数据中心，与传统风冷服务器相比，液冷服务器的热量导出方式不同。液冷是指使用液体取代空气作为冷媒，为发热部件进行换热，带走热量的技术。而液冷服务器是指将液体注入服务器，通过冷热交换带走服务器热量的一种服务器。

二、液冷技术有哪些种类？

按照与发热器件接触方式，液冷技术主要分为“间接接触型”和“直接接触型”。

（1）间接接触型：冷却液体不直接与发热器件接触，主要发热器件固定在冷板上，依靠流经冷板的液体在设计好的液冷散热器内流动，通过循环将热量带走的冷却方式。按照有无相变又分为：单相间接液冷；两相间接液冷。

（2）直接接触式：将散热部件（单板&芯片）直接浸没在不导电液体中，利用液体蒸发将散热部件释放热量带走的一种散热方式。

这最主要的就是浸没式液冷，顾名思义是将发热元件浸没在冷却液中，依靠液体的流动循环带走IT设备运行产生的热量。浸没式液冷是典型的直接接触型液冷，目前比较流行的方式是将服务器浸没在特殊设计的箱体中。

三、液冷冷却液类型

液冷的关键是冷却液，必须能够快速吸收热量，并且在汽化和液化过程中都能够很高效进行热传递，同时并且必须做到无腐蚀性。因此重点的冷却液为以下几种。用户选择时重点考虑场景和价格：

水：去离子纯净水。水具有较高的比热容，是一种良好的散热媒介，价格低廉环境友好无污染。但由于水并非绝缘体，只能应用于非直接接触型液冷技术中，一旦发生泄漏会对IT设备造成致命损害。

矿物油：矿物油是一种价格低廉绝缘冷却液，无味无毒不易挥发，是一种环境友好型介质，但矿物油粘性较高，且其易分解，在特定条件下具有燃烧风险。

氟化液：氟化液最初是线路板清洁液，其绝缘且不燃的惰性特点被应用于数据中心液冷，是目前应用最广泛的浸没式冷却液，但是三种冷却液中价格最昂贵。

四、液冷数据中心的优势

浸没式液冷数据中心把计算、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。

五、国内液冷数据中心发展情况如何?

目前，国内有很多液冷数据中心典型应用。诸如，中科曙光硅立方液体相变冷却计算机突破了传统的冷却方式，采用浸没式相变液冷，将包括服务器芯片、主板在内的所有计算部件浸没于液态冷媒中，实现了高效散热，同时硅立方一个机柜功率密度可达到160kW，是传统风冷数据中心的4~5倍，能效比提升了30%，PUE低至1.04，截至2020年12月，硅立方液体相变冷却计算机已在北京、南京、山西、甘肃、合肥等地建设应用，促进了区域的科技研发、产业集聚、转型升级与创新发展。

　　位于余杭钱江经济开发区的阿里巴巴浙江云计算仁和数据中心，作为全国首座绿色等级达5A的液冷数据中心，采用了服务器全浸没液冷等多项节能技术进行规划设计与建造，PUE低至1.09，也印证了仁和液冷数据中心领先的能效及绿色节能水平。阿里巴巴浙江云计算仁和数据中心的落成，不仅为杭州市经济发展提供强大的动力，也将为液冷技术的发展和应用积累宝贵经验。

　　马来西亚气象局数据中心为更好地捕捉局部强对流天气，三维播报共增加了27倍算力需求。在传统的风冷不能满足需求的情况下，该数据中心配置了联想的冷板式液冷设备，水被送入服务器冷板，在组件周围循环，然后吸收热量离开冷板，进入冷源实现冷却。据测算，马来西亚气象局应用液冷系统后，散热效果高达90%，有力地支持了气象预测精度的提升。

六、液冷数据中心未来发展趋势是什么?

未来数据中心市场将出现“风冷﹢液冷”协同发展的格局。风冷技术不会被液冷完全取代，而是针对客户的不同需求，选择不同的数据中心方案。未来三到五年会具备风冷与液冷互换的技术条件，在部署风冷的区域，都可以部署液冷，就可以实现把液冷变成默认配置的过程。

　保守来看，2025年中国冷板式液冷数据中心市场规模将达到757.1亿元，浸没式为526.1亿元;乐观来看，2025年中国冷板式液冷数据中心市场规模将达到784.9亿元，资浸没式为545.4亿元;浸没式液冷数据中心凭借其优良的制冷效果，市场份额将实现较快增长。

A股布局液冷技术的公司包括：英维克、申菱环境、依米康、高澜股份、巨化股份、网宿科技等。

1. 英维克：