液冷技术助力数据中心绿色改革

大数据、云计算以及今年热议的元宇宙技术的快速发展，让世界变得更加互联，人类生活日趋便利的同时，也让承载海量数据的数据中心消耗了更多能源。数据中心能耗问题已困扰人们许久。4月26日上午，“2022数据中心液冷技术研讨会”召开，节能专家、制造厂商、用户代表齐聚一堂，共话数据中心发展趋势，探讨数据中心技术最优路径。会上，首先由中国电子节能技术协会秘书长吕天文对数据中心的演化发展历程进行介绍，并深入分析了传统风冷与液冷技术的优劣势及数据中心配套的余热回收、利用技术的未来发展方向。

2021年7月，工信部印发的《新型数据中心发展三年行动计划（2021—2023年）》中提出到2023年底，新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下。北京规定禁止新建和扩PUE>1.4的数据中心，上海要求新建数据中心PUE要限制在1.3以下。深圳更为严格，只有PUE低于1.25的数据中心才可以享受新增能源消费量40%以上的支持。政策对能效指标不断提高，传统的风冷散热式技术很难将PUE值降低到1.4以下，已无法满足当前市场需求，在多方政策的推动下，液冷技术成为了数据中心制冷革新的关键技术之一。“传统的风冷方式已经受到了很大的限制，液冷作为新一代数据中心的制冷方式呼之欲出。”曙光数创副总裁姚勇强调。

与传统的风冷技术相比，液冷技术具有综合性能更稳定，部署环境更绿色，长期投入低等特点。近年来国内外许多IT企业也开始布局液冷技术，根据相关的数据显示，液冷数据中心每年至少可以节省30%用电量。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%，液冷数据中心的发展正处在快速增长战略机遇期。液冷技术将成为助力“双碳”目标的新热点。

吕天文介绍，就液冷技术分类而言，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）。然而，无论从目前的需求还是从未来数据中心的技术发展来看，相较于其它两种方式，浸没式液冷更受业界青睐。

第一，浸没式液冷技术更节能。与传统风冷数据中心相比，去掉了空调系统以及对应的风冷基础设施，增加了循环泵，能够节约建设成本。其次，上文提到，液冷数据中心能节省约30%的用电量，有效降低能源消耗比，并可以将PUE降到1.04，满足绿色数据中心的要求。

第二，浸没式液冷技术的高效制冷具有高可靠的使用效率和稳定性。液体在吸收大量热量后自身温度不会产生明显的变化，从而可以稳定IT设备温度。目前随着我国数据产业的迅速发展，高算力、高电力、高密度为主要特征的超大型数据中心发展正盛。浸没式液冷可以保障IT设备突发处于高峰状态，服务器也不会出现过热故障。

第三，浸没式液冷技术占用空间小，有助于提高数据中心的服务器密度。液冷数据中心省却了空调系统和相应基础设施的建设，节省了大量空间，可以容纳更多的服务器。这样可以进一步提高数据中心的运算效率。

第四，浸没式液冷技术不受环境限制。传统风冷和水冷数据中心更多的依赖于自然气象条件和地理位置，而浸没式液冷数据中心完全不再依赖任何的气象条件，可以在高温，高湿，以及得在腐蚀性，海边的恶劣的环境中进行运行。

第五，浸没式液冷技术有助于降噪。由于浸没式液冷技术使用泵和冷却液系统，没有传统制冷技术的风扇，所以产生的噪声更小，通常浸没式液冷数据中主的的噪音可以控制在50dB以下，可以达到“静音机房”的效果。

为实现计算设备节能降耗，曙光依托“浸没相变液冷”技术，以全系统标准化的浸没相变液冷基础设施解决方案，助力数据中心实现高效散热、稳定可靠、绿色节能和高密度部署。该解决方案可使CPU等主要芯片运行温度下降10摄氏度左右，额外带来10-30%的应用性能提升，同时，浸没相变系统通过减小部件和元器件所负载的温度变化幅度，极大提升了数据中心运行的稳定可靠性，实现全年自然冷却，风扇风机能耗降低接近100%，总能耗降低约30%，高密度部署为机房节省85%左右的空间。在运维方面，可部署全面运维管理体系，例如以数据中心本地团队和远程专家共同运维团队等方式，保障数据中心7x24小时的健康运行。同时，还可配置智能液冷运维设备或系统，用以检查数据中心的功耗，冷却，系统状态，方便管理的同时，也确保了数据中心的可靠性。

曙光自研浸没相变液冷系统，PUE最低可降至1.04

“东数西算”成渝枢纽节点内的西部（重庆）科学城先进数据中心便是曙光“液冷数据中心”的具体实践，在相关政策指导下，项目有望建设成国内最大液冷数据中心。西部（重庆）科学城先进数据中心运营中心主任谢华表示，在节能方面，该数据中心采用了浸没液冷技术、余热回收、绿色建筑、清洁能源（光伏）等多种相关技术，真正做到了从能源的使用、机架的合理选用、到散热的合理规划、机房设计、布局和使用等多方面的合理布局，全面提高机房散热效率，降低机房的整体能耗，最终达到节能减排的目标。

在绿色化的发展中，除了散热技术的升级和变革外，与其相配套的数据中心余热回收、利用技术也将受到重视，光伏、风能、可控核聚变等多种节能技术的融合将是未来发展的新方向。

“双碳”目标下，数据中心的绿色转型还将持续深入。成本与效率、能耗和减排，无论是数据中心产业的上游还是下游，都将深度融入到绿色、低碳、循环的发展规划下。随着社会各个行业的数字化转型的加速，液冷技术已经迎来了春天，它将成为高速算力的强劲依托，助力于数字经济的发展，促进全行业数字化转型与落地。

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