近年來，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致機(jī)房單位面積功耗居高不下，對(duì)數(shù)據(jù)中心散熱制冷技術(shù)提出了更高的要求。同時(shí)，根據(jù)國家對(duì)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能要求，全國范圍內(nèi)新建數(shù)據(jù)中心要求PUE（Power Usage Effectiveness，電源利用效率）＜1.2，而傳統(tǒng)的風(fēng)冷制冷方式已經(jīng)無法滿足數(shù)據(jù)中心的散熱需求，更加高效的液冷方案應(yīng)運(yùn)而生。特別在人工智能領(lǐng)域，隨著智算需求的爆發(fā)，液冷方案已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心的首選。

1液冷VS風(fēng)冷

液冷，是利用液體介質(zhì)冷卻發(fā)熱器件，達(dá)到制冷目的。風(fēng)冷，是利用空氣與發(fā)熱器件換熱，達(dá)到制冷目的。 數(shù)據(jù)中心中液冷技術(shù)有直接式和間接式液冷兩種，其中直接式又分為浸沒式和噴淋式兩種。

冷板式液冷：好比睡涼席，通過冷板貼在發(fā)熱器件上為發(fā)熱器件散熱。

浸沒式液冷：好比泡冷水澡，發(fā)熱器件完全“泡”在冷卻液中并通過直接接觸熱交換。

噴淋式液冷：好比沖淋浴，通過噴淋冷卻液方式為發(fā)熱器件散熱。

數(shù)據(jù)中心風(fēng)冷技術(shù)有多年的技術(shù)演進(jìn)過程，發(fā)展出了機(jī)械式風(fēng)冷、冷凍水、間接蒸發(fā)等技術(shù)。

機(jī)械式風(fēng)冷：通常用于機(jī)房精密空調(diào)，主要通過壓縮機(jī)機(jī)械做功改變制冷劑的狀態(tài)來制冷。

冷凍水制冷：在機(jī)械風(fēng)冷式制冷基礎(chǔ)上，疊加了冷卻水循環(huán)和冷凍水循環(huán)實(shí)現(xiàn)制冷，提高了制冷量。

間接蒸發(fā)制冷：通過非直接接觸式換熱器，實(shí)現(xiàn)外部自然冷風(fēng)與數(shù)據(jù)中心熱回風(fēng)進(jìn)行熱交換，利用了自然冷卻提高制冷效率。

由于液冷在制冷效率上的先天優(yōu)勢(shì)，配置有液冷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心相比傳統(tǒng)風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心，在PUE和WUE（Water Usage Effectiveness，水資源使用效率）關(guān)鍵能源效率指標(biāo)上，都具有優(yōu)勢(shì)。

PUE：PUE是衡量數(shù)據(jù)中心能源效率的核心指標(biāo)，表示數(shù)據(jù)中心總能耗與其IT設(shè)備能耗之比。液冷系統(tǒng)中沒有風(fēng)冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等高耗電器件，冷卻液體可以直接對(duì)設(shè)備高溫器件（GPU、CPU等）進(jìn)行散熱，從而降低PUE。

WUE：WUE是衡量數(shù)據(jù)中心水資源效率的指標(biāo)，如0.8 L/kWh表示為每消耗1度電同時(shí)消耗0.8升水。液冷系統(tǒng)通過冷卻水高效循環(huán)制冷，對(duì)比間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)通過蒸發(fā)噴淋消耗大量水資源，液冷對(duì)水資源的依賴程度更低。

液冷與風(fēng)冷指標(biāo)對(duì)比：

2為什么選擇液冷

液冷作為數(shù)據(jù)中心高功率密度散熱場(chǎng)景的優(yōu)先選項(xiàng)，主要有兩方面原因：一方面是由于液體的高導(dǎo)熱和高比熱容特性，液冷技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)空氣制冷技術(shù)，具有更高的散熱效率；另一方面是液冷系統(tǒng)僅需要水泵等少量耗能元件，能夠顯著降低PUE。

高導(dǎo)熱性

導(dǎo)熱性指的是材料傳遞熱量的能力，液體通常比空氣具有更好的導(dǎo)熱性，能夠更快地從熱源吸收并傳導(dǎo)熱量。水的導(dǎo)熱性大約是0.6 W/m·K，空氣的導(dǎo)熱性只有0.025 W/m·K。當(dāng)設(shè)備發(fā)熱時(shí)，液冷系統(tǒng)中的液體能夠迅速吸收熱量并將其帶走，而空氣制冷則需要更多時(shí)間來進(jìn)行熱量交換。

高比熱容

比熱容是指物質(zhì)吸收或釋放的熱量與其溫度變化之間的比值，熱容越大，物質(zhì)就能存儲(chǔ)更多的熱量，而不容易升溫。水的比熱容大約是4.18 J/g·K，空氣的比熱容大約是1.00 J/g·K。設(shè)備在長時(shí)間內(nèi)持續(xù)工作，液冷系統(tǒng)也能更穩(wěn)定地調(diào)節(jié)溫度。

系統(tǒng)功耗低

在實(shí)際工程應(yīng)用中，液冷系統(tǒng)中沒有壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等高耗電器件，僅需要水泵、傳感器等少量耗電器件，能夠顯著降低PUE。

各種制冷技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的PUE范圍參見下表。

說明 實(shí)際PUE值可能會(huì)受到多種因素的影響，包括地理位置、氣候條件、數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)等。

由上表可見，使用液冷技術(shù)進(jìn)行制冷，是實(shí)現(xiàn)PUE＜1.2節(jié)能要求的必須路徑。

3數(shù)據(jù)中心液冷方案

目前液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的實(shí)際應(yīng)用中，以冷板式液冷最為廣泛。ZTE中興提供先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心冷板式液冷解決方案，集成室外冷源、EDU（External Distribution Unit，外部分配單元）、CDU（Cooling Distribution Unit，冷量分配單元）、液冷機(jī)柜等關(guān)鍵設(shè)備。具備以下優(yōu)勢(shì)：

全鏈條：從服務(wù)器到基礎(chǔ)設(shè)施的端到端解決方案，覆蓋設(shè)計(jì)、交付、運(yùn)維全過程。

全控制：對(duì)液冷和風(fēng)冷設(shè)備統(tǒng)一管理，系統(tǒng)級(jí)調(diào)優(yōu)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能最優(yōu)。

全場(chǎng)景：適配新建、改造數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景，滿足不同建筑形式和不同機(jī)柜規(guī)模需求。

全地域：擺脫地域氣候條件限制，安全可靠。

ZTE中興冷板式液冷系統(tǒng)架構(gòu)如下圖。

室外冷源：通常為閉式塔或干冷器，是液冷系統(tǒng)的外部冷量輸入來源。

EDU：EDU是液冷系統(tǒng)一次側(cè)的循環(huán)動(dòng)力源，機(jī)組由水泵、過濾器、管路組件、傳感器、配電控制箱等主要部件以及穩(wěn)壓裝置（選配）、自動(dòng)補(bǔ)液裝置（選配）等輔助功能模塊組成。EDU主要功能是為一次側(cè)工質(zhì)提供循環(huán)動(dòng)力，同時(shí)可集成冷卻塔的配電與控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次側(cè)系統(tǒng)溫度、壓力、流量的統(tǒng)一監(jiān)控。

CDU：CDU是液冷系統(tǒng)中的核心設(shè)備，機(jī)組由液-液換熱器、水泵、管路組件、傳感器、配電控制箱等主要部件以及過濾器、穩(wěn)壓裝置、自動(dòng)補(bǔ)液裝置等輔助功能模塊組成。液冷CDU作為冷板式液冷系統(tǒng)二次側(cè)的循環(huán)換熱中心，其主要功能是為二次側(cè)工質(zhì)提供再冷卻和循環(huán)動(dòng)力，并對(duì)整個(gè)二次側(cè)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。

液冷機(jī)柜：為液冷系統(tǒng)定制的服務(wù)器機(jī)柜，適配19英寸或21英寸IT設(shè)備（服務(wù)器、交換機(jī)）。機(jī)柜由機(jī)柜結(jié)構(gòu)件、manifold（分集水器）、液冷軟管、流體連接器、供電單元及管理單元等組成。

一/二次側(cè)管路：包括管路和相應(yīng)閥門，管路采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。一二次側(cè)管路連接起室外冷源、CDU、EDU和液冷機(jī)柜，將冷卻液輸送到需要熱交換的設(shè)備中。

近日，國際數(shù)據(jù)公司（IDC）發(fā)布了最新的《中國半年度液冷服務(wù)器市場(chǎng)（2024下半年）跟蹤》報(bào)告，數(shù)據(jù)顯示中國液冷服務(wù)器市場(chǎng)在2024年繼續(xù)保持快速增長，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到23.7億美元，與2023年相比增長67.0%。其中，冷板式解決方案市場(chǎng)占有率進(jìn)一步提高。IDC預(yù)計(jì)，2024-2029年，中國液冷服務(wù)器市場(chǎng)年復(fù)合增長率將達(dá)到46.8%，2029年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到162億美元。

在工信部發(fā)布的2024年第28號(hào)文件中，正式發(fā)布了由中興通訊股份有限公司參與編寫的YD/T 6049-2024《冷板式液冷整機(jī)柜服務(wù)器技術(shù)要求和測(cè)試方法》，該標(biāo)準(zhǔn)為首個(gè)液冷整機(jī)柜服務(wù)器領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了冷板式液冷整機(jī)柜服務(wù)器的機(jī)柜、供液組件、供配電組件、計(jì)算節(jié)點(diǎn)、交換節(jié)點(diǎn)、整機(jī)柜內(nèi)組網(wǎng)、機(jī)柜管理模塊技術(shù)要求和測(cè)試方法，適用于數(shù)據(jù)中心冷板式液冷整機(jī)柜服務(wù)器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及測(cè)試。

由此可見業(yè)界和市場(chǎng)對(duì)高效、低碳節(jié)能的液冷技術(shù)已形成共識(shí)，未來已來，您對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)中心液冷方案有什么看法？您認(rèn)為液冷方案在未來會(huì)如何發(fā)展？歡迎在評(píng)論區(qū)分享您的觀點(diǎn)。