液冷數據中心正成為新焦點。近年來，杭州、山東青島等地均探索液冷數據中心建設，阿里巴巴、華為、浪潮、中科曙光等頭部IT企業也開始布局液冷技術，號稱液冷數據中心每年至少可以節省30%電量。同時，市場權威分析機構預計，到2026年，液冷數據中心市場的初始估值從2018年的14.3億美元增至1205億美元，年化復合增長率達30.45%。那么，什么是液冷數據中心?目前液冷數據中心的發展情況如何?未來有哪些發展趨勢?

　　采訪者：《人民郵電》報記者 王欣
　　受訪者：

      賽迪顧問電子信息產業研究中心總經理 楊梽永

　　阿里云基礎設施服務器研發架構師 鐘楊帆
　　隨著互聯網、云計算技術的快速發展，刷臉乘車、云辦公、云直播成為日常生活的重要部分，萬物皆可“云”的時代，數據中心正成為重要的基礎設施。
　　顯然，數據中心作為新基建的重要代表之一，已經成為全國各地發力的焦點。近年來，在貴州成功轉型成為“大數據之都”后，河北、山東、四川等地均開始進行大數據中心建設，助力社會數字化轉型升級。而在數據中心規模建設的背后，液冷數據中心一度成為業內的“網紅”，為服務器“淋浴”“泡澡”，“洗澡水”可以為附近居民供暖、提供熱水……如此神奇的黑科技究竟是什么?
　　為探究液冷數據中心的發展情況，《人民郵電》報記者采訪了賽迪顧問電子信息產業研究中心總經理楊梽永和阿里云基礎設施服務器研發架構師鐘楊帆。　

“淋浴”“泡澡”助力數據中心節能

Q1：
液冷數據中心是什么?
　　楊梽永：液冷數據中心是指應用液冷技術和液冷服務器等設備的數據中心，與傳統風冷服務器相比，液冷服務器的熱量導出方式不同。液冷是指使用液體取代空氣作為冷媒，為發熱部件進行換熱，帶走熱量的技術。而液冷服務器是指將液體注入服務器，通過冷熱交換帶走服務器熱量的一種服務器。一般來說，行業將液冷分為直接冷卻和間接冷卻。目前直接冷卻以浸沒式液冷技術為主，同時可分為相變和非相變兩種，間接冷卻以冷板式液冷技術為主。
　　鐘楊帆：浸沒式液冷技術是一種以液體作為傳熱介質，發熱器件浸沒于液體中，通過直接接觸進行熱交換的冷卻技術。通俗理解，液冷是通過液體代替空氣，把CPU、內存等IT發熱器件產生的熱量帶走，就好似給服務器局部冷卻、整體“淋浴”甚至全部“泡澡”。目前，液冷技術可謂百花齊放，常見的有冷板式液冷、浸沒式液冷、風液混合。
Q2：
液冷數據中心有哪些優勢?
　　楊梽永：液冷數據中心有五點優勢。第一，液冷技術的高效制冷可有效提升服務器的使用效率和穩定性。液體傳導熱能效果更好，是空氣的25倍，溫度傳遞效果更快、更優，能夠實現IT設備高效制冷。同時，由于液體的比熱容大，在吸收大量熱量后自身溫度不會產生明顯的變化，故而能夠穩定CPU溫度。即使服務器遇到突發操作，運行功率激增也不會引起CPU內部溫度大幅升高，保障CPU在一定范圍內進行超頻工作不會出現過熱故障。
　　第二，應用液冷技術有助于實現數據中心節能、降噪。首先，液冷數據中心與傳統風冷數據中心相比，去掉了空調系統以及對應的風冷基礎設施，增加了循環泵，能夠節約建設成本。其次，與風冷系統相比，液冷數據中心能節省約30%的能源，有效降低能源消耗比，可以將PUE(數據中心能源效率的指標)降到1.05，滿足綠色數據中心的要求。最后，在相同散熱條件下，液冷系統所使用的泵和冷卻液系統與傳統的空調系統相比噪聲更小，可達到“靜音機房”的效果。
　　第三，應用液冷技術有助于提高數據中心單位空間的服務器密度，大幅提升數據中心的運算效率。液冷數據中心雖然增加了泵和冷卻液系統，但是省卻了空調系統和相應基礎設施的建設，節省了大量空間，可以容納更多的服務器。同時，液冷技術冷卻能力優良，足以應對高功率密度數據中心的冷卻工作，因此液冷數據中心可以配置高密度的服務器，從而得到更高的運算效率。
　　第四，液體冷卻服務器能夠無視海拔和地域等環境影響。數據中心是一個電子設備密集型的場所，影響數據中心正常運行的因素有很多，其中海拔高度是很少被提及，但對數據中心影響很大的因素。海拔越高的地區，大氣壓或空氣密度越低，導致空氣介質冷卻效應降低，空氣散熱能力下降。對于風冷數據中心，由于散熱能力下降，溫升增高，因此，為了保證數據中心的散熱效率，空調系統的溫度需要調低，而將造成更多能量的損耗。相比空氣而言，液體比熱容不受海拔與氣壓的影響，因此高海拔地區液冷數據中心的散熱效率與低海拔地區相比無差距，仍可以保持較高的散熱效率，保證數據中心在高海拔地區的運行效率和性能。
　　第五，液冷數據中心余熱可以創造經濟價值。數據中心IT設備24小時不間斷運行并散發巨大的熱能。若這些熱量直接排放到大氣中，對環境而言是一種能源浪費。液冷數據中心熱量是以液體為載體，可以直接通過熱交換接入樓宇采暖系統和供水系統，滿足附近居民的供暖、溫水供應等需求。不僅節省了能源，也為數據中心創造了附加價值。
　　鐘楊帆：浸沒式液冷數據中心把計算、存儲及網絡設備基于液冷環境進行完全重構，將IT設備浸沒在絕緣無腐蝕性的冷卻液中，熱量被冷卻液吸收后直接通過冷卻系統高效地傳導到外界，打破風冷散熱瓶頸且實現PUE逼近1.0，同時密封的箱體保障IT設備不受潮濕、有害氣體、振動影響，提升設備可靠性達50%以上。自2015年起，阿里巴巴針對不同的液冷技術和方案展開研究、探索與實踐，最終實現了浸沒式液冷的技術創新和規模部署。相比其他液冷技術，浸沒式液冷具有高能效、高密度、高可靠、高可用等特點，更加適合云計算數據中心的高可靠應用場景。

國內普及加快應用案例豐富

Q3：
國內液冷數據中心發展情況如何？
　　楊梽永：中國液冷數據中心普及速度加快。近年來，綠色逐漸成為數據中心建設的主題，液冷數據中心迎來發展風口。
　　目前，國內有很多液冷數據中心典型應用。諸如，中科曙光硅立方液體相變冷卻計算機突破了傳統的冷卻方式，采用浸沒式相變液冷，將包括服務器芯片、主板在內的所有計算部件浸沒于液態冷媒中，實現了高效散熱，同時硅立方一個機柜功率密度可達到160kW，是傳統風冷數據中心的4~5倍，能效比提升了30%，PUE低至1.04，截至2020年12月，硅立方液體相變冷卻計算機已在北京、南京、山西、甘肅、合肥等地建設應用，促進了區域的科技研發、產業集聚、轉型升級與創新發展。
　　位于余杭錢江經濟開發區的阿里巴巴浙江云計算仁和數據中心，作為全國首座綠色等級達5A的液冷數據中心，采用了服務器全浸沒液冷等多項節能技術進行規劃設計與建造，PUE低至1.09，也印證了仁和液冷數據中心領先的能效及綠色節能水平。阿里巴巴浙江云計算仁和數據中心的落成，不僅為杭州市經濟發展提供強大的動力，也將為液冷技術的發展和應用積累寶貴經驗。
　　馬來西亞氣象局數據中心為更好地捕捉局部強對流天氣，三維播報共增加了27倍算力需求。在傳統的風冷不能滿足需求的情況下，該數據中心配置了聯想的冷板式液冷設備，水被送入服務器冷板，在組件周圍循環，然后吸收熱量離開冷板，進入冷源實現冷卻。據測算，馬來西亞氣象局應用液冷系統后，散熱效果高達90%，有力地支持了氣象預測精度的提升。
　　鐘楊帆：從國家戰略上看，新基建加速落地，數字經濟蓬勃發展，數據中心作為重要的信息通信基礎設施，必將迎來新的發展機遇。從技術和產業上看，浸沒式液冷已經成功從實驗室到小規模部署到目前的大規模部署，技術先進性得到了充分驗證，產業鏈也已經相對完善。
　　楊梽永：以中科曙光、浪潮、阿里、華為等為代表的我國的主流企業在液冷數據中心領域走在全球前列，在應用案例方面，國內企業的領先優勢尤為明顯。
　　鐘楊帆：當前，中國液冷技術發展迅速，經歷了實驗室階段和樣機階段，中國液冷發展與國外基本同步，且在液冷技術的規模應用上積累了更為先進的經驗。

行業標準、產業鏈尚需完善

Q4：
我國液冷數據中心在技術發展、推廣等層面有哪些挑戰?
　　楊梽永：在技術發展方面，目前液冷數據中心發展的最大爭議就是其可靠性，諸如電子器件長時間浸沒在浸沒液里是否會出現腐蝕情況，是否會影響器件功能和使用壽命，液冷管道的安全性如何保證等。從目前液冷領域的技術進展和應用普及情況來看，數據中心電子器件的材料與冷卻液兼容性會更優良，功能性會大大增強，使用壽命也會延長。
　　在推廣方面，行業標準的缺失極大地限制了液冷數據中心的發展。盡管近年來部分企業和協會推出了一些液冷細分領域標準，但是液冷產品的質量和規格仍然參差不齊，液冷廠商處于各自為戰的狀態。因此，需要制定科學且完備的液冷行業標準，對發熱設備和器件、冷卻液體、液冷設備及運維等各個方面進行統一的要求，以此提高行業共識度，促進廠商之間的技術交流和對話，規范液冷市場健康發展。

　　客戶認可度需提升，行業需提供更可靠的案例和節能數據。一方面，液冷數據中心的投資較高，應用多集中于高密計算場景，在現有通用計算場景下，市場替代空間還未實現規模化替代。另一方面，下游客戶還未形成大規模應用液冷數據中心的習慣，客戶不大愿意把自己的服務器等核心設備放到液冷環境中，一是對液冷技術的可靠性難以把握，二是對液冷技術能帶來的能耗成本節約存在質疑。
　　鐘楊帆：當前，整個液冷行業的發展水平屬于起步萌芽階段，新技術規模不大的時候不太容易發現問題和挑戰，但是規模大了以后就會發現一些問題，目前浸沒式液冷數據中心建設最大的挑戰在于整個產業鏈和生態圈不成熟。在具體的使用上，阿里巴巴經過長期的摸索總結了一些規范，通過開源的方式讓大家都參與到這個生態圈來，讓所有用戶都可以快速搭建浸沒式液冷數據中心的系統。

“風冷+液冷”融合賦能千行百業

Q5：
液冷數據中心未來發展趨勢是什么?
　　楊梽永：首先，風液融合成為新趨勢，未來數據中心溫控市場將出現“風冷﹢液冷”融合發展的新格局。風冷技術不會被液冷技術完全取代，客戶會根據不同需求，選擇不同的數據中心制冷方案。對于部署了較低單機柜功率的數據中心，客戶依然會選擇風冷的制冷方式。而針對超算、能源勘測等高密度大規模計算需求，綜合考慮成本因素，靈活地選擇冷板和浸沒的混合液冷，部分功耗大的部件和設備改用液冷的解決方案也將成為熱門。總而言之，液冷技術將與風冷技術配合，助力行業發展。
　　其次，中國液冷數據中心向高效率演變。液冷數據中心并不是一套簡單的設備，而是全備的產業生態。隨著一系列液冷設備及其配套產品的迭代發展，液冷生態系統將逐步完善。不僅如此，作為液冷生態系統運行的主要保障，監控與運維設備也在不斷發展。AI技術的融入將加快智能運維取代人力運維的進程，從而實現對復雜的液冷生態系統進行全面監控，對故障進行準確的把控，提高數據中心的運行和運維效率。
　　鐘楊帆：未來數據中心市場將出現“風冷﹢液冷”協同發展的格局。風冷技術不會被液冷完全取代，而是針對客戶的不同需求，選擇不同的數據中心方案。未來三到五年會具備風冷與液冷互換的技術條件，在部署風冷的區域，都可以部署液冷，就可以實現把液冷變成默認配置的過程。
　　楊梽永：保守來看，2025年中國冷板式液冷數據中心市場規模將達到757.1億元，浸沒式為526.1億元;樂觀來看，2025年中國冷板式液冷數據中心市場規模將達到784.9億元，浸沒式為545.4億元;浸沒式液冷數據中心憑借其優良的制冷效果，市場份額將實現較快增長。