数据中心“降温”难题待解 华为、阿里的这些做法推动“液冷时代”到来

作者：Dior

日前，《数字中国建设整体布局规划》重磅发布，《规划》指出，要打通数字基础设施大动脉，系统优化算力基础设施布局，促进东西部算力高效互补和协同联动，引导通用数据中心、超算中心、智能计算中心、边缘数据中心等合理梯次布局。

其中，数据中心作为存储和计算数据的重要基础设施，在促进经济社会发展中所发挥的作用更加凸显，这也使得近年来围绕数据中心建设的相关话题屡次成为热点。

但是，目前全球40%的数据中心集中在美国，这几乎是中国的5倍。很显然，中国互联网用户的数量是远高于美国的，这意味着中国有着潜力巨大的大数据中心市场以及发展前景。但在巨大机遇面前，我国数据中心建设无疑也面临着众多挑战。

数据中心大发展催生庞大的节能减排需求

众所周知，数据中心产业是未来5-10年落实国家大数据战略关键底层基础产业之一。在全球化逐渐向数字化转型时代，我国也将数字经济发展作为国家发展战略，数据中心规模正持续增长。

从数据中心与数据中心基础设施的关系来看，一方面，数据中心的发展直接带动数据中心基础设施产业的快速发展，内部模块的技术持续升级，建设规划合理化、智能化；另一方面，数据中心内部基础设施的优化升级是保证数据中心实现持续发展的必要因素之一。

从产业规模上来看，数据中心的产业规模快速增长。根据中国信通院的数据，2021年，中国数据中心在用机架数量达520万架，较2020年增加超过100万架。《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》指出，预计到2023年，中国数据中心在用数量将超过800万架。

不过，产业飞速发展，在给业界带来机遇的同时也提出了新挑战。比如能耗与环保、布局不均衡、运维人才短缺等。

在数据中心建设的众多痛点中，节能减排名列前茅。随着“双碳”目标日益临近，数据中心的CO2排放不断上升，节能减排成为当务之急。在此背景下，零碳数据中心受到了越来越多的关注，而在此基础上，如何实现双碳目标成为一个关键问题。

多项政策推动数据中心探索液冷解决方案

如今，随着“双碳”目标越来越迫切，以及来自数字经济的驱动、新基建和东数西算等政策的加持，数据中心和IT基础设施的未来发展既面临着前所未有的机遇，但如何实现低碳绿色的可持续发展，已成为“双碳”目标下数据中心行业必须面对的问题。

工信部《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》提到，到2023年底，新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下。我国绿色数据中心发展政策也指出，将计划降低数据中心能耗总体水平。因此改进数据中心制冷等基础设施技术，提高制冷效率，减少制冷系统的能耗水平，成为未来发展方向。

随着液冷技术的成熟，浸没式液冷、冷板式液冷、喷淋式液冷等液冷技术越来越多在数据中心中应用。除液冷之外，随着技术的发展，近年来数据中心供冷的方式已经从单一的传统空调机组变得更多样化，间接蒸发冷却、磁悬浮冷机组等新一代制冷方式层出不穷，一种新型制冷系统，甚至多种制冷方式组合的形式，在数据中心中屡见不鲜。

由此可见，数据中心制冷系统降耗增效，是现阶段数据中心节能减排的“主战场”。

以单机房为例，200台服务器总功率为192KW，而液冷方案比传统风冷方案省电30%，虽然新投入液冷的建设成本有所提升，且整体节约的运行成本随着使用年限的增长逐步增加，但从整体来看3年和5年的项目成本液冷较风冷分别减少7%、12%。

而且，在大模型训练+推理的共同驱动下，因风冷难以适配最新的计算卡，也推动了液冷市场总量与边际增速快速提升，这意味着对于更大规模的机房和数据中心来说，规模效应可以进一步体现，从经济性角度来看，液冷明显比风冷更节能、更划算。

从技术角度来看，液冷采用液体来完成导热和散热，但在方向上也分为接触式和非接触式两种。

接触式液冷是指将冷却液体与发热器件直接接触的一种液冷实现方式，包括浸没式和喷淋式液冷等具体方案。

非接触式液冷则是指冷却液体与发热器件不直接接触的一种液冷实现方式，包括冷板式等具体方案。

其中，冷板式液冷发热器件不需接触冷却液，发展时间最早，技术成熟度较高，冷板式液冷采用微通道强化换热技术具有极高的散热性能，在军用雷达、高密度数据中心、高性能电脑等领域均有应用，是解决大功耗设备部署、提升能效、降低制冷运行费用、降低TCO 的有效应用方案。

浸没式和喷淋式液冷则实现了100% 液体冷却，具有更优的节能效果；浸没式液冷散热节能优势明显，在超算、高性能计算领域取得了广泛应用。

而根据不同行业的需求，国内外各个厂商面向不同技术方向整合解决方案，赋能液冷行业发展。

华为、阿里均布局液冷数据中心

一直以来，液冷技术作为高新技术，覆盖多学科、多领域，技术壁垒高，目前国内外数据中心基础设施厂商液冷技术普及率尚较低，掌握该技术的企业较少，但是市场上对于液冷的需求却在不断增加。

当前，互联网、金融、电信等领域对数据中心液冷的需求量将会持续加大。预计到2025年，互联网行业液冷数据中心占比将达到24.0%，金融行业将达到25.0%，电信行业将达到23.0%。

在此背景下，国内部分企业经过多年的技术积累和沉淀，在数据中心液冷领域已经展现出较为明显的技术优势。目前，阿里云、华为、浪潮等企业纷纷推出自家液冷方案，助力行业发展。

此前，阿里云向业界发布行业首款单相浸没液冷解决方案“磐久Immersion DC 1000”，将绿色液冷技术与极致算力平台结合，实现基础设施散热能力和服务器、网络设备高效融合并整体交付，整体能耗可下降34.6%，助力低碳绿色数据中心构建。

华为则发布FusionServer Pro全液冷系统解决方案，该智能服务器使用冷板式液冷，是面向IT设备高密部署，减少TCO投入，绿色节能，并有效提升运算效率的制冷解决方案，可以广泛应用于大学、公有云、企业等的计算业务。该方案采用密闭式全液冷机柜设计，全部的热量均由液冷带走，机房无须部署IT设备制冷空调。

浪潮信息更是“All In 液冷”，其发布全栈液冷产品，通用服务器、高密度服务器、整机柜服务器、AI服务器等四大系列均支持冷板式液冷，同时浪潮信息亚洲最大液冷数据中心研发生产基地–天池正式投产，年产能达到10万台。

未来，随着AI、云计算、大数据等技术的快速发展，作为信息基础设施的数据中心及通信设备承担的计算量越来越大，对计算效率的要求也越来越高，从而对散热效率提出了更高的要求。而在政策、技术等因素的共同推动下，具备多项优势的液冷技术正在快速替代风冷技术，即将成为未来主流。

写在最后

当下，在数据中心建设和运营的全生命周期，探索相关技术的开发以及改造，将会是企业履行社会责任的必修课，也是凸显其核心竞争力的重要契机。

而随着数字经济的快速发展，数据中心提倡和推进绿色、低碳建设和应用，对于当前社会来说意义重大。未来，我国将继续加速推进绿色数据中心建设，让“低碳”算力助力数字经济发展。