當(dāng)前人工智能新一輪浪潮爆發(fā)，隨著計(jì)算密集型應(yīng)用場(chǎng)景的激增，數(shù)據(jù)中心制冷相關(guān)設(shè)備的快速發(fā)展兼具確定性與緊迫性。

一方面使得數(shù)據(jù)中心與服務(wù)器的需求快速提升，另一方面也推動(dòng)單機(jī)柜功率的顯著提升。在PUE控制與溫度穩(wěn)定性保障的雙重驅(qū)動(dòng)下，風(fēng)冷、液冷等多元溫控技術(shù)快速發(fā)展的確定性日益凸顯。

(資料圖片)

據(jù)2023年6月三大運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合發(fā)布的《電信運(yùn)營(yíng)商液冷技術(shù)白皮書》，三大運(yùn)營(yíng)商對(duì)液冷技術(shù)的三年愿景為：2023年將開展技術(shù)驗(yàn)證，充分驗(yàn)證液冷技術(shù)性能；2024年將對(duì)約10%的項(xiàng)目開展規(guī)模測(cè)試，推進(jìn)液冷機(jī)柜與服務(wù)器解耦；2025年將對(duì)約50%的項(xiàng)目批量規(guī)模應(yīng)用，推動(dòng)生態(tài)鏈條全面成熟。

液冷行業(yè)概覽

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施分為風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施和液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施：

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風(fēng)冷是以空氣作為冷媒，通過(guò)空氣與發(fā)熱部件接觸換熱實(shí)現(xiàn)散熱的冷卻方式。

液冷是以液體作為冷媒的冷卻方式，利用液體將數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備內(nèi)部元器件產(chǎn)生的熱量傳遞到設(shè)備外，從而冷卻IT設(shè)備。

液冷散熱技術(shù)擁有更高IP等級(jí)，可適用于多種惡劣應(yīng)用場(chǎng)景。

相比風(fēng)冷散熱，液冷散熱技術(shù)不僅可以解決充電模塊故障率高和噪音大的問(wèn)題，同時(shí)可以適應(yīng)多粉塵等惡劣場(chǎng)景。

風(fēng)冷散熱與液冷散熱的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比：

資料來(lái)源：蘭洋科技官網(wǎng)

液冷技術(shù)分為冷板式、浸沒(méi)式和噴淋式。

冷板式液冷是一種間接接觸型液冷，將冷板固定在散熱對(duì)象上，液體在冷板內(nèi)流動(dòng)將設(shè)備熱量傳遞帶走，實(shí)現(xiàn)散熱。

浸沒(méi)式液冷是一種直接接觸型液冷，將服務(wù)器等有散熱需求的IT設(shè)備完全浸沒(méi)在冷卻液中，通過(guò)液體的循環(huán)流動(dòng)或相變進(jìn)行冷卻。

浸沒(méi)式液冷示意圖：

資料來(lái)源：中科曙光

浸沒(méi)式液冷：數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展方向

相比風(fēng)冷與冷板式液冷技術(shù)，浸沒(méi)式液冷的平均PUE更低，幾乎能夠滿足所有地區(qū)的PUE標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)能耗更低、占地面積更小，對(duì)機(jī)房環(huán)境要求更低。

對(duì)比不同制冷方式，浸沒(méi)式液冷冷卻液和發(fā)熱設(shè)備充分接觸，散熱效率更高，可將數(shù)據(jù)中心PUE降低至1.2以下，運(yùn)行更穩(wěn)定，同時(shí)由于沒(méi)有風(fēng)扇，噪音更低，符合國(guó)家發(fā)改委對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的政策指導(dǎo)目標(biāo)，是未來(lái)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展方向。

單相浸沒(méi)式液冷的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在兩個(gè)方面:1)冷卻液價(jià)格相對(duì)更低，部署成本更低；2)冷卻液無(wú)相變，無(wú)需擔(dān)心冷卻液蒸發(fā)溢出或人員吸入的健康風(fēng)險(xiǎn)，更有利于維護(hù)。

單相浸沒(méi)液冷方案：

兩相浸沒(méi)液冷的能耗低于單相浸沒(méi)液冷。

數(shù)據(jù)中心浸沒(méi)式液冷技術(shù)的能耗主要由促使液體循環(huán)的泵和室外冷卻設(shè)備產(chǎn)生，根據(jù)冷卻液換熱過(guò)程中是否發(fā)生相變可分為單相浸沒(méi)式液冷與兩相浸沒(méi)式液冷。

其中，兩相浸沒(méi)式的冷卻液循環(huán)是無(wú)源的，因此兩相浸沒(méi)液冷的能耗一般要低于單相浸沒(méi)液冷。

由于浸沒(méi)式液冷的室外側(cè)通常是高溫水，其室外冷卻設(shè)備往往可以利用自然冷源且不受選址區(qū)域的限制，從而起到節(jié)能減排的目的。

兩相浸沒(méi)冷卻液和循環(huán)是無(wú)源的：

據(jù)信通院《中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》對(duì)于中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心廠商競(jìng)爭(zhēng)力的研究，基于產(chǎn)品營(yíng)收、市占率、客戶反饋等指標(biāo)，中科曙光、浪潮信息為市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，華為、阿里巴巴、聯(lián)想、英維克、高瀾股份、維諦技術(shù)、廣東合一、寧暢等緊隨其后。

采用浸沒(méi)式液冷技術(shù)的代表性廠商產(chǎn)要有中科曙光、依米康、英維克、高瀾股份、申菱環(huán)境、網(wǎng)宿科技、銳捷網(wǎng)絡(luò)等。

高瀾股份目前公司的液冷IDC產(chǎn)品采用板式液冷和浸沒(méi)式液冷兩種方式，主要產(chǎn)品有：一體式服務(wù)器水冷散熱器，浸沒(méi)式液冷服務(wù)器機(jī)柜，抽屜式及機(jī)柜式系列化液冷CDU，液冷IDC配套的冷卻塔。上述產(chǎn)品正處于應(yīng)用與推廣階段。

網(wǎng)宿科技全資子公司綠色云圖自主研發(fā)的浸沒(méi)式液冷技術(shù)，能夠?yàn)槠髽I(yè)提供更節(jié)能、高效的液冷數(shù)據(jù)中心建設(shè)及改造方案。下屬公司綠色云圖的液冷數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品已有客戶使用。

英維克在算力行業(yè)應(yīng)用的液冷全鏈條解決方案已有成熟、完整布局，公司是國(guó)內(nèi)較早進(jìn)入通信行業(yè)戶外機(jī)柜專業(yè)散熱領(lǐng)域的廠商，未來(lái)由于AI算力的增長(zhǎng)勢(shì)必拉動(dòng)相關(guān)的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。

銳捷網(wǎng)絡(luò)與頭部互聯(lián)網(wǎng)客戶聯(lián)合發(fā)布了在大型數(shù)據(jù)中心規(guī)模部署的浸沒(méi)式液冷交換機(jī)，提升了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的可靠性和能源效率。公司發(fā)布了同時(shí)應(yīng)用NPO硅光和冷板式液冷技術(shù)的 51.2T NPO硅光交換機(jī)，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更加綠色低碳化。

氟化冷卻液：應(yīng)用最廣泛的浸沒(méi)式冷卻液

浸沒(méi)式液冷數(shù)據(jù)中心的加速擴(kuò)張有望同步帶動(dòng)冷卻液的需求，尤其是電子氟化液。

氟化冷卻液有著良好的化學(xué)惰性，與電子類部件接觸時(shí)，不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生任何腐蝕。使用過(guò)后也不需特定的清洗步驟，因此最初廣泛用作線路板清潔液和電子測(cè)試液。

同時(shí)因其出色的熱傳導(dǎo)性和絕緣且不燃的惰性特點(diǎn)被應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心液冷，是目前應(yīng)用最廣泛的浸沒(méi)式冷卻液。

在數(shù)據(jù)中心浸沒(méi)液冷應(yīng)用中，氟化液浸沒(méi)式冷卻液技術(shù)的工作原理就是將數(shù)據(jù)中心的發(fā)熱設(shè)備（如服務(wù)器）浸沒(méi)在氟化液中，并通過(guò)氟化液液體的流動(dòng)循環(huán)，把電子器件/系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的熱量傳遞到室外，是數(shù)據(jù)中心單相和兩相浸沒(méi)式液冷應(yīng)用的理想選擇。

其中，3M公司推出了Fluorinert（全氟碳化合物）和Novec（氫氟醚及其他低溫室效應(yīng)氟化物）兩大系列的氟化液產(chǎn)品。

使用電子氟化液進(jìn)行浸沒(méi)式液冷，可從設(shè)計(jì)、施工到維護(hù)和運(yùn)營(yíng)，幫助提高效率，同時(shí)降低成本，減少對(duì)自然資源的依賴。

國(guó)內(nèi)氟化液代表廠商包括巨化股份、新宙邦、永科股份等。

產(chǎn)業(yè)布局情況：

巨化股份：5000噸/年巨芯冷卻液（一期1000t/a），一期實(shí)施1000噸/年現(xiàn)已投入運(yùn)營(yíng)。項(xiàng)目產(chǎn)品主要有JHT電子流體系列、JHLO潤(rùn)滑油系列以及JX浸沒(méi)式冷卻液等產(chǎn)品。

新宙邦：含氟冷卻液（氟化液）順利通過(guò)行業(yè)知名客戶認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)批量交付。

永和股份：隨著液冷相關(guān)技術(shù)日益成熟，國(guó)內(nèi)外已有多家企業(yè)開始面向客戶提供針對(duì)不同散熱需求下的液冷技術(shù)解決方案，一些科技公司也將基于液冷技術(shù)的散熱系統(tǒng)部署于公司數(shù)據(jù)中心。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)賽迪顧問(wèn)的數(shù)據(jù)，以液冷數(shù)據(jù)中心對(duì)傳統(tǒng)市場(chǎng)進(jìn)行替換作為市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算基礎(chǔ)，結(jié)合華為、阿里巴巴和中科曙光對(duì)液冷數(shù)據(jù)中心的替換率調(diào)查，預(yù)計(jì)2025年我國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)規(guī)模將破1200億元，2021-2025年均復(fù)合增速25%。（此處口徑為液冷對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)中心規(guī)模），冷板式及浸沒(méi)式液冷占比分別達(dá)到59%/41%，而AI等應(yīng)用場(chǎng)景的加速發(fā)展下，數(shù)據(jù)中心液冷產(chǎn)業(yè)的滲透速度有望進(jìn)一步加快增長(zhǎng)。

液冷產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未完全成熟，目前業(yè)內(nèi)還沒(méi)有服務(wù)器與機(jī)柜的統(tǒng)一接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，由于機(jī)柜與服務(wù)器需要深度耦合，而各家服務(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，勢(shì)必限制競(jìng)爭(zhēng)，影響產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，因此需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同推進(jìn)。

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