作者：李祥敬

導(dǎo)語：數(shù)據(jù)中心溫控從“風(fēng)冷”轉(zhuǎn)向“液冷”已是大勢所趨，但液冷數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)落地并構(gòu)建有效的生態(tài)鏈條，仍需解決標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)等諸多問題，才能最終走到綠色的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型終點。

數(shù)據(jù)中心正在越來越熱。

一邊是算力增加產(chǎn)生的大量熱量；一邊是氣候變暖的持續(xù)高溫；一邊是不斷提升的環(huán)保要求——讓數(shù)據(jù)中心“冷靜”下來的成本正在越來越高，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心溫控設(shè)備風(fēng)冷還是讓數(shù)據(jù)中心服務(wù)器降溫的最優(yōu)選擇嗎？

環(huán)保、能耗雙壓，數(shù)據(jù)中心溫控“風(fēng)液”轉(zhuǎn)換

大多數(shù)人都認(rèn)同，數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟的“基石”設(shè)施，是許多下游數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),但許多人并不了解的是，數(shù)據(jù)中心在成為龐大信息產(chǎn)業(yè)載體的同時，也成為了碳排放大戶、能耗大戶。

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部數(shù)據(jù)，2021年全國數(shù)據(jù)中心耗電量達2166億千瓦時，約占全國總耗電量的2.6%；2021全國數(shù)據(jù)中心二氧化碳排放量約1.35億噸，較2020年增加3915萬噸，占全國二氧化碳排放量的1.14%左右，已經(jīng)成為現(xiàn)代經(jīng)濟體系中一大碳源。不僅如此，目前中國數(shù)據(jù)中心的碳排放占全社會比例還較全球平均水平高出一倍。

在東數(shù)西算等工程推動下，算力需求井噴，數(shù)據(jù)中心作為承載數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，為我國數(shù)字經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展提供了核心驅(qū)動力。但也正因為此，數(shù)據(jù)中心的能耗、碳排和產(chǎn)值之間的矛盾開始顯現(xiàn)，促進數(shù)據(jù)中心的綠色低碳和可持續(xù)發(fā)展已成為“不可逆”的大趨勢。

如何建立一個低能耗、綠色低碳的數(shù)據(jù)中心，正在成為數(shù)據(jù)中心服務(wù)商思考的問題——而這其中的關(guān)鍵在于溫控設(shè)備。

溫控設(shè)備的能耗控制是降低數(shù)據(jù)中心電能利用效率（PUE）的關(guān)鍵要素。（PUE是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，PUE=數(shù)據(jù)中心總能耗/IT 設(shè)備能耗，值越接近 1 表明非 IT 設(shè)備耗能越少）

目前溫控設(shè)備能耗在非 IT 設(shè)備能耗中占比較大，根據(jù)第三方研究機構(gòu)數(shù)據(jù)，占比達到總能耗的40%。風(fēng)冷采用氣體作為導(dǎo)熱媒介，其導(dǎo)熱能力遠遠弱于液體，降低ICT設(shè)備能耗的能力弱于液冷，另外由于側(cè)重于對機房整體環(huán)境溫度管理，為了保證不出現(xiàn)局部過熱，風(fēng)冷通常需要提供冗余制冷，導(dǎo)致風(fēng)冷能耗較大，使用風(fēng)冷的數(shù)據(jù)中心 PUE 通常在 1.5 以上，而采用液冷的方式散熱能耗較風(fēng)冷降低 50-60%，進而大幅降低 PUE。

從數(shù)據(jù)來看，液冷技術(shù)憑借其在節(jié)能降碳的突出優(yōu)勢，可以成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的重要選擇之一。而無論從政策角度、市場需求還是技術(shù)成熟度來看，都在推動數(shù)據(jù)中心步入“液冷時代”。

賽迪顧問股份有限公司液冷領(lǐng)域分析師袁鈺說，液冷正在重塑數(shù)據(jù)中心的發(fā)展樣式，液冷數(shù)據(jù)中心的各類驗證已經(jīng)基本通過，正式進入了規(guī)模擴張的階段。“液冷已經(jīng)進入可驗證、可復(fù)制、可推廣的拓展階段。”

隨著液冷技術(shù)從點狀到面的規(guī)?；l(fā)展，曙光數(shù)創(chuàng)副總裁張鵬認(rèn)為，未來3-5年，液冷滲透率將從目前的5%-8%左右增加到30%。

液冷的誘惑：更節(jié)能、更環(huán)保

為什么液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心倍受青睞？這要從散熱壓力和節(jié)能挑戰(zhàn)談起。算力持續(xù)增加促進芯片功率密度增長，芯片功率密度的持續(xù)提升直接制約著芯片散熱和可靠性，傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱能力越來越難以為繼。芯片功率密度的攀升同時帶來整柜功率密度的增長，對機房制冷技術(shù)也提出了更高的挑戰(zhàn)。

中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院數(shù)據(jù)中心工程部主任吳曉暉表示，制冷系統(tǒng)是節(jié)能潛力最大的，數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)從行級空調(diào)到背板空調(diào)，因為芯片是最大的制熱源，制冷手段越來越接近熱源。從冷源看，現(xiàn)在的制冷趨勢越來越關(guān)注自然冷。制冷越接近熱源，最大化利用自然冷，兩個代表性的技術(shù)，就是液冷和蒸發(fā)冷卻技術(shù)。

在這種情況下，行業(yè)內(nèi)對機房制冷技術(shù)進行了持續(xù)的創(chuàng)新和探索，包括風(fēng)冷冷卻、水冷冷卻、自然冷卻及液冷冷卻等技術(shù)。

液冷是以液體作為熱量傳導(dǎo)媒介，通過冷卻液與服務(wù)器發(fā)熱部件直接或間接接觸的方式換熱，將發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量帶走的一種服務(wù)器散熱技術(shù)。由于液體比空氣的比熱容大得多，制冷效率遠高于風(fēng)冷散熱，并且由于省去了風(fēng)扇，也可達到降低噪音的效果。相比而言，液冷更適用于高密度功率的數(shù)據(jù)中心。根據(jù)中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會的數(shù)據(jù)，液冷PUE低于傳統(tǒng)風(fēng)冷PUE至少50%，意味著眾多數(shù)據(jù)中心的能耗能夠至少減少50%，碳排放量也將減少50%。

正是液冷技術(shù)具有如此諸多優(yōu)勢，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈上下游進行了積極探索。

2023年6月5日，三大電信運營商聯(lián)合液冷產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)代表共同發(fā)布《電信運營商液冷技術(shù)白皮書》。根據(jù)白皮書公布內(nèi)容，三大運營商將于2023年開展技術(shù)驗證，2024年開展規(guī)模測試，新建數(shù)據(jù)中心項目10%規(guī)模試點應(yīng)用液冷技術(shù)，共同推進產(chǎn)業(yè)生態(tài)成熟，降低全生命周期成本：2025年開展規(guī)模應(yīng)用，50%以上數(shù)據(jù)中心應(yīng)用液冷技術(shù)。

此外，包括中科曙光、華為、浪潮信息、聯(lián)想、阿里巴巴等上下游廠商也開始對服務(wù)器液冷技術(shù)探索與研究的布局。

液冷數(shù)據(jù)中心，“想說愛你不容易”

目前數(shù)據(jù)中心溫控市場整體規(guī)模偏下，2021年市場規(guī)模不足百億，不過隨著數(shù)據(jù)中心整體市場擴容，溫控設(shè)備市場規(guī)模也會隨之提高，且液冷的初始投資大于風(fēng)冷，技術(shù)壁壘較高，頭部液冷設(shè)備廠商有望享受到規(guī)模和集中度雙重提升。另外，直接接觸式液冷占比提升還會帶來氟化液等冷卻液需求提高。溫控設(shè)備仍有一定國產(chǎn)替代空間。

過去國際品牌憑借其品牌及技術(shù)優(yōu)勢占據(jù)主要市場份額，國內(nèi)廠商數(shù)量多，但大多數(shù)規(guī)模較小，收入規(guī)模上億、研發(fā)實力較強的自主品牌民營企業(yè)不多。維諦（前身為艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司）自70年代末進入中國市場，迅速打開中國國內(nèi)機房空調(diào)市場，最初市場份額穩(wěn)定在30%左右，在多年的發(fā)展中，隨著國內(nèi)供應(yīng)商在產(chǎn)品制造能力、軟實力（非標(biāo)化能力）等多方面的提升，國產(chǎn)品牌的銷售額及市場份額穩(wěn)步提升。

雖然液冷技術(shù)的應(yīng)用在加速，但整體看中國數(shù)據(jù)中心的液冷滲透率還比較低，整個產(chǎn)業(yè)仍處于商業(yè)化的初級階段。

盡管液冷數(shù)據(jù)中心涉及的鏈條很長,但目前我國已經(jīng)形成了較為完整的液冷數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈，不過由于上游零部件的工藝性能、技術(shù)水平等方面與進口產(chǎn)品還是存在差距，液冷數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈有待完善。

以液冷快速連接器為例，史陶比爾中國區(qū)水冷業(yè)務(wù)總負責(zé)人連理軍表示，液冷快速連接器的可靠性和絕對密封性至關(guān)重要，其事關(guān)整個液冷系統(tǒng)的安全性，使得其具備較高的技術(shù)門檻和較多的技術(shù)要點，包括防水密封、高耐用度及材質(zhì)兼容性等。

另外，在浸沒式液冷技術(shù)中，冷卻液是關(guān)鍵的原材料之一。以前，冷卻液基本上被3M為代表的國外企業(yè)壟斷，如今國內(nèi)企業(yè)在冷卻液方面也取得了國產(chǎn)突破。巨化集團推出高性能巨芯專用冷卻液,攻克了數(shù)據(jù)中心高效液冷與安全智能熱控防護等關(guān)鍵技術(shù)，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)。

除了產(chǎn)業(yè)鏈的不完善，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不匹配也正在影響著國內(nèi)液冷行業(yè)的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一迫在眉睫。

液冷技術(shù)非常復(fù)雜，涉及液冷數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)架構(gòu)層、液冷部件及接口層、液冷基礎(chǔ)設(shè)施層（液冷機柜、組件、換熱設(shè)備、室外集成冷源等）、液冷監(jiān)控系統(tǒng)層等多方面，產(chǎn)業(yè)鏈上各個企業(yè)技術(shù)路徑多種多樣、產(chǎn)品規(guī)格千差萬別，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，讓用戶難以選擇。

近年來，眾多團體、協(xié)會為推動液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用與普及，紛紛牽頭液冷技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)立項編制工作。但百“標(biāo)”齊放，未能讓液冷數(shù)據(jù)中心的設(shè)計建設(shè)、節(jié)能設(shè)備驗收、液冷機房運維等環(huán)節(jié)簡便與清晰。在液冷普及路上“百標(biāo)大戰(zhàn)”難以避免。兼容性已成問題，這顯然對數(shù)據(jù)中心用戶并不是好事。

除了上述的問題，有業(yè)內(nèi)人士感慨，現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心液冷升級還存在三道難關(guān)：技術(shù)難，風(fēng)轉(zhuǎn)液冷首先要考驗包括復(fù)雜部件液冷適配、漏液可靠性等在內(nèi)的綜合技術(shù)；建設(shè)久，液冷升級涉及樓體、空間改造等多個環(huán)節(jié)，周期長且產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同性較弱；成本高，用戶傾向于關(guān)注初期建設(shè)成本，往往忽略了液冷釋放的性能帶來的業(yè)務(wù)效益與節(jié)能效果。

在液冷中心落地面臨的所有問題中，技術(shù)的挑戰(zhàn)是重中之重。

曙光數(shù)創(chuàng)產(chǎn)品規(guī)劃部負責(zé)人白澤陽表示，液冷技術(shù)在落地中存在諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，比如原有數(shù)據(jù)中心的建設(shè)是按照風(fēng)冷設(shè)計，結(jié)果機房承重、用電容量無法支持高功率密度的部署方式等等。

液冷技術(shù)雖然誕生較早，但此前一直處于小規(guī)模部署階段，眾多鏈條企業(yè)尚依靠“作坊式生產(chǎn)”的方式完成產(chǎn)品及服務(wù)交付，在產(chǎn)品方面，缺乏長周期、規(guī)模化部署驗證，用戶對于使用液冷技術(shù)存在疑慮，諸如電子器件長時間在冷卻液的環(huán)境中是否會出現(xiàn)腐蝕情況，是否影響器件功能和使用壽命，是否有漏液隱患，液冷管道安全性如何保證等等問題都在挑戰(zhàn)著用戶的“神經(jīng)”。

除了技術(shù)，生態(tài)的不完善也在制約著液冷中心的落地——液冷產(chǎn)業(yè)鏈涉及上游的產(chǎn)品零部件提供商、中游的液冷服務(wù)器提供商及下游的算力使用者，整體生態(tài)尚未成熟貫通。

以服務(wù)器與機柜為例，由于機柜與服務(wù)器需要深度耦合，但目前業(yè)內(nèi)并沒有服務(wù)器與機柜的統(tǒng)一接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，這導(dǎo)致各廠商生產(chǎn)的服務(wù)器設(shè)備、冷卻液、制冷管路、供配電等產(chǎn)品形態(tài)各異，不同廠家產(chǎn)品接口不同、不能互相兼容——市場的混亂無序無形中提高了液冷的應(yīng)用門檻，用戶難以尋找到完整液冷解決方案提供商，來實現(xiàn)從規(guī)劃、實施到服務(wù)的一站式“交鑰匙”工程。

標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)：構(gòu)建液冷中心的落地生態(tài)

盡管液冷數(shù)據(jù)中心的趨勢已不可阻擋，但要解決產(chǎn)業(yè)化落地中的問題還需更精準(zhǔn)的方法。

浪潮信息服務(wù)器產(chǎn)品線總經(jīng)理趙帥表示，當(dāng)下核心要解決的問題在于如何正確引導(dǎo)市場需求，從產(chǎn)品技術(shù)、生產(chǎn)組織、品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等產(chǎn)業(yè)要素入手，降低門檻，讓液冷技術(shù)走向更多客戶的數(shù)據(jù)中心。

完善的標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)業(yè)成熟的關(guān)鍵性一步。通過標(biāo)準(zhǔn)化可以有效地降低液冷應(yīng)用的技術(shù)門檻和成本門檻，從而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、批量化。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范打通后，才能讓液冷部件“可控”——打通標(biāo)準(zhǔn)也意味著任何一家企業(yè)都可以憑借自身的能力提供標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品而成為“玩家”。

除了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)之外，從產(chǎn)品技術(shù)入手，通過技術(shù)攻關(guān)解決產(chǎn)品“痛點”，持續(xù)創(chuàng)新提升技術(shù)成熟度并實現(xiàn)工程化，通過標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；⑾盗谢漠a(chǎn)品來建立用戶信心。

以液冷系統(tǒng)為例，冷卻液泄漏是一個必須重視的技術(shù)痛點。針對正壓液冷技術(shù)存在的漏液痛點，浪潮信息首創(chuàng)的液環(huán)式真空CDU是一種液冷系統(tǒng)二次側(cè)均為負壓的動力單元，能夠?qū)崿F(xiàn)液冷系統(tǒng)的低風(fēng)險、高可靠，一方面由于管路內(nèi)均為負壓，因此徹底杜絕了漏液隱患，無需漏液監(jiān)測設(shè)備；另一方面其運用真空泵制造的壓差小于1個大氣壓，因此也降低了對液冷管路、流體連接器耐壓性的要求，提升系統(tǒng)可靠性——技術(shù)的提升也直接轉(zhuǎn)為客戶對產(chǎn)品的信心。

所以，要解決液冷中心產(chǎn)業(yè)化的瓶頸，要從標(biāo)準(zhǔn)和核心技術(shù)痛點入手——標(biāo)準(zhǔn)化可以有效地降低液冷應(yīng)用的技術(shù)門檻和成本門檻；產(chǎn)品核心技術(shù)的解決可以提升系統(tǒng)可靠性和用戶的信心——而這些都需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游從服務(wù)器、冷卻設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等多個環(huán)節(jié)加強合作，共同推動液冷數(shù)據(jù)中心的研發(fā)和推廣，構(gòu)建協(xié)同發(fā)展的液冷產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

液冷已走到了臨界點，數(shù)據(jù)中心溫控從“風(fēng)冷”轉(zhuǎn)向“液冷”已是大勢所趨，但液冷數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)落地并構(gòu)建有效的生態(tài)鏈條，仍需解決標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)等諸多問題，才能最終走到綠色的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型終點。