導語：數據中心溫控從「風冷」轉向「液冷」已是大勢所趨，但液冷數據中心實現產業落地並構建有效的生態鏈條，仍需解決標準和技術等諸多問題，才能最終走到綠色的產業轉型終點。
數據中心正在越來越熱。
一邊是算力增加產生的大量熱量；一邊是氣候變暖的持續高溫；一邊是不斷提升的環保要求——讓數據中心「冷靜」下來的成本正在越來越高，傳統的數據中心溫控設備風冷還是讓數據中心伺服器降溫的最優選擇嗎？
環保、能耗雙壓，數據中心溫控「風液」轉換
大多數人都認同，數據中心作為數字經濟的「基石」設施，是許多下游數據應用產業的基礎,但許多人並不了解的是，數據中心在成為龐大資訊產業載體的同時，也成為了碳排放大戶、能耗大戶。
根據生態環境部數據，2021年全國數據中心耗電量達2166億千瓦時，約占全國總耗電量的2.6%；2021全國數據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，已經成為現代經濟體系中一大碳源。不僅如此，目前中國數據中心的碳排放占全社會比例還較全球平均水平高出一倍。
在東數西算等工程推動下，算力需求井噴，數據中心作為承載數據的關鍵，為我國數字經濟的高質量發展提供了核心驅動力。但也正因為此，數據中心的能耗、碳排和產值之間的矛盾開始顯現，促進數據中心的綠色低碳和可持續發展已成為「不可逆」的大趨勢。
如何建立一個低能耗、綠色低碳的數據中心，正在成為數據中心服務商思考的問題——而這其中的關鍵在於溫控設備。
溫控設備的能耗控制是降低數據中心電能利用效率（PUE）的關鍵要素。（PUE是評價數據中心能源效率的指標，PUE=數據中心總能耗/IT 設備能耗，值越接近 1 表明非 IT 設備耗能越少）
目前溫控設備能耗在非 IT 設備能耗中占比較大，根據第三方研究機構數據，占比達到總能耗的40%。風冷採用氣體作為導熱媒介，其導熱能力遠遠弱於液體，降低ICT設備能耗的能力弱於液冷，另外由於側重於對機房整體環境溫度管理，為了保證不出現局部過熱，風冷通常需要提供冗餘製冷，導致風冷能耗較大，使用風冷的數據中心 PUE 通常在 1.5 以上，而採用液冷的方式散熱能耗較風冷降低 50-60%，進而大幅降低 PUE。
從數據來看，液冷技術憑藉其在節能降碳的突出優勢，可以成為數據中心建設的重要選擇之一。而無論從政策角度、市場需求還是技術成熟度來看，都在推動數據中心步入「液冷時代」。
賽迪顧問股份有限公司液冷領域分析師袁鈺說，液冷正在重塑數據中心的發展樣式，液冷數據中心的各類驗證已經基本通過，正式進入了規模擴張的階段。「液冷已經進入可驗證、可複製、可推廣的拓展階段。」
隨著液冷技術從點狀到面的規模化發展，曙光數創副總裁張鵬認為，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：更節能、更環保
為什麼液冷技術在數據中心倍受青睞？這要從散熱壓力和節能挑戰談起。算力持續增加促進晶片功率密度增長，晶片功率密度的持續提升直接制約著晶片散熱和可靠性，傳統風冷散熱能力越來越難以為繼。晶片功率密度的攀升同時帶來整櫃功率密度的增長，對機房製冷技術也提出了更高的挑戰。
中國建築標準設計研究院數據中心工程部主任吳曉暉表示，製冷系統是節能潛力最大的，數據中心的冷氣系統從行級冷氣到背板冷氣，因為晶片是最大的制熱源，製冷手段越來越接近熱源。從冷源看，現在的製冷趨勢越來越關注自然冷。製冷越接近熱源，最大化利用自然冷，兩個代表性的技術，就是液冷和蒸發冷卻技術。
在這種情況下，行業內對機房製冷技術進行了持續的創新和探索，包括風冷冷卻、水冷冷卻、自然冷卻及液冷冷卻等技術。
液冷是以液體作為熱量傳導媒介，通過冷卻液與伺服器發熱部件直接或間接接觸的方式換熱，將發熱部件產生的熱量帶走的一種伺服器散熱技術。由於液體比空氣的比熱容大得多，製冷效率遠高於風冷散熱，並且由於省去了風扇，也可達到降低噪音的效果。相比而言，液冷更適用於高密度功率的數據中心。根據中國電子節能技術協會的數據，液冷PUE低於傳統風冷PUE至少50%，意味著眾多數據中心的能耗能夠至少減少50%，碳排放量也將減少50%。
正是液冷技術具有如此諸多優勢，國內數據中心產業鏈上下游進行了積極探索。
2023年6月5日，三大電信運營商聯合液冷產業鏈相關代表共同發布《電信運營商液冷技術白皮書》。根據白皮書公布內容，三大運營商將於2023年開展技術驗證，2024年開展規模測試，新建數據中心項目10%規模試點應用液冷技術，共同推進產業生態成熟，降低全生命周期成本：2025年開展規模應用，50%以上數據中心應用液冷技術。
此外，包括中科曙光、華為、浪潮資訊、聯想、阿里巴巴等上下游廠商也開始對伺服器液冷技術探索與研究的布局。
液冷數據中心，「想說愛你不容易」
目前數據中心溫控市場整體規模偏下，2021年市場規模不足百億，不過隨著數據中心整體市場擴容，溫控設備市場規模也會隨之提高，且液冷的初始投資大於風冷，技術壁壘較高，頭部液冷設備廠商有望享受到規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。溫控設備仍有一定中國替代空間。
過去國際品牌憑藉其品牌及技術優勢占據主要市場份額，國內廠商數量多，但大多數規模較小，收入規模上億、研發實力較強的自主品牌民營企業不多。維諦（前身為艾默生網路能源有限公司）自70年代末進入中國市場，迅速打開中國國內機房冷氣市場，最初市場份額穩定在30%左右，在多年的發展中，隨著國內供應商在產品製造能力、軟實力（非標化能力）等多方面的提升，中國品牌的銷售額及市場份額穩步提升。
雖然液冷技術的應用在加速，但整體看中國數據中心的液冷滲透率還比較低，整個產業仍處於商業化的初級階段。
儘管液冷數據中心涉及的鏈條很長,但目前我國已經形成了較為完整的液冷數據中心產業鏈，不過由於上游零部件的工藝性能、技術水平等方面與進口產品還是存在差距，液冷數據中心產業鏈有待完善。
以液冷快速連接器為例，史陶比爾中國區水冷業務總負責人連理軍表示，液冷快速連接器的可靠性和絕對密封性至關重要，其事關整個液冷系統的安全性，使得其具備較高的技術門檻和較多的技術要點，包括防水密封、高耐用度及材質兼容性等。
另外，在浸沒式液冷技術中，冷卻液是關鍵的原材料之一。以前，冷卻液基本上被3M為代表的國外企業壟斷，如今國內企業在冷卻液方面也取得了中國突破。巨化集團推出高性能巨芯專用冷卻液,攻克了數據中心高效液冷與安全智能熱控防護等關鍵技術，並實現批量生產。
除了產業鏈的不完善，行業標準不匹配也正在影響著國內液冷行業的發展，標準化的統一迫在眉睫。
液冷技術非常複雜，涉及液冷數據中心系統架構層、液冷部件及接口層、液冷基礎設施層（液冷機櫃、組件、換熱設備、室外集成冷源等）、液冷監控系統層等多方面，產業鏈上各個企業技術路徑多種多樣、產品規格千差萬別，產品質量良莠不齊，讓用戶難以選擇。
近年來，眾多團體、協會為推動液冷技術在數據中心的應用與普及，紛紛牽頭液冷技術的標準立項編制工作。但百「標」齊放，未能讓液冷數據中心的設計建設、節能設備驗收、液冷機房運維等環節簡便與清晰。在液冷普及路上「百標大戰」難以避免。兼容性已成問題，這顯然對數據中心用戶並不是好事。
除了上述的問題，有業內人士感慨，現有數據中心液冷升級還存在三道難關：技術難，風轉液冷首先要考驗包括複雜部件液冷適配、漏液可靠性等在內的綜合技術；建設久，液冷升級涉及樓體、空間改造等多個環節，周期長且產業鏈協同性較弱；成本高，用戶傾向於關注初期建設成本，往往忽略了液冷釋放的性能帶來的業務效益與節能效果。
在液冷中心落地面臨的所有問題中，技術的挑戰是重中之重。
曙光數創產品規劃部負責人白澤陽表示，液冷技術在落地中存在諸多技術挑戰，比如原有數據中心的建設是按照風冷設計，結果機房承重、用電容量無法支持高功率密度的部署方式等等。
液冷技術雖然誕生較早，但此前一直處於小規模部署階段，眾多鏈條企業尚依靠「作坊式生產」的方式完成產品及服務交付，在產品方面，缺乏長周期、規模化部署驗證，用戶對於使用液冷技術存在疑慮，諸如電子器件長時間在冷卻液的環境中是否會出現腐蝕情況，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著用戶的「神經」。
除了技術，生態的不完善也在制約著液冷中心的落地——液冷產業鏈涉及上游的產品零部件提供商、中游的液冷伺服器提供商及下游的算力使用者，整體生態尚未成熟貫通。
以伺服器與機櫃為例，由於機櫃與伺服器需要深度耦合，但目前業內並沒有伺服器與機櫃的統一接口規範標準，這導致各廠商生產的伺服器設備、冷卻液、製冷管路、供配電等產品形態各異，不同廠家產品接口不同、不能互相兼容——市場的混亂無序無形中提高了液冷的應用門檻，用戶難以尋找到完整液冷解決方案提供商，來實現從規劃、實施到服務的一站式「交鑰匙」工程。
標準與技術：構建液冷中心的落地生態
儘管液冷數據中心的趨勢已不可阻擋，但要解決產業化落地中的問題還需更精準的方法。
浪潮資訊伺服器產品線總經理趙帥表示，當下核心要解決的問題在於如何正確引導市場需求，從產品技術、生產組織、品質標準等產業要素入手，降低門檻，讓液冷技術走向更多客戶的數據中心。
完善的標準是產業成熟的關鍵性一步。通過標準化可以有效地降低液冷應用的技術門檻和成本門檻，從而實現產業化、批量化。當標準和規範打通後，才能讓液冷部件「可控」——打通標準也意味著任何一家企業都可以憑藉自身的能力提供標準化產品而成為「玩家」。
除了統一標準之外，從產品技術入手，通過技術攻關解決產品「痛點」，持續創新提升技術成熟度並實現工程化，通過標準化、規模化、系列化的產品來建立用戶信心。
以液冷系統為例，冷卻液泄漏是一個必須重視的技術痛點。針對正壓液冷技術存在的漏液痛點，浪潮資訊首創的液環式真空CDU是一種液冷系統二次側均為負壓的動力單元，能夠實現液冷系統的低風險、高可靠，一方面由於管路內均為負壓，因此徹底杜絕了漏液隱患，無需漏液監測設備；另一方面其運用真空泵製造的壓差小於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，提升系統可靠性——技術的提升也直接轉為客戶對產品的信心。
所以，要解決液冷中心產業化的瓶頸，要從標準和核心技術痛點入手——標準化可以有效地降低液冷應用的技術門檻和成本門檻；產品核心技術的解決可以提升系統可靠性和用戶的信心——而這些都需要產業鏈上下游從伺服器、冷卻設備、網路設備等多個環節加強合作，共同推動液冷數據中心的研發和推廣，構建協同發展的液冷產業生態。
液冷已走到了臨界點，數據中心溫控從「風冷」轉向「液冷」已是大勢所趨，但液冷數據中心實現產業落地並構建有效的生態鏈條，仍需解決標準和技術等諸多問題，才能最終走到綠色的產業轉型終點。
