远瞻慧库-360WHY
关键词：液冷技术、风冷技术、数据中心、散热效率、能耗、PUE值
数据中心作为现代社会信息处理的核心，其冷却技术的发展对于提高能效、降低成本、保障系统稳定运行具有重要意义。随着数据中心功率密度的不断提升，传统的风冷技术已经难以满足高效冷却的需求，液冷技术以其优异的散热性能和节能潜力，逐渐成为行业的新宠。本文将深入探讨液冷技术与传统风冷技术的对比，并分析液冷技术的原理及其在数据中心中的应用前景。
液冷技术相较于风冷技术的优势
液冷技术通过使用高比热容的液体作为冷却介质，相比风冷技术在多个方面表现出色。在散热能力上，液冷可以有效降低芯片温度，减少PUE（电源使用效率）至1.2以下，而风冷的PUE值一般为1.5-1.8。此外，液冷还能够显著降低噪音，并且在高密度计算应用中提供更高的空间利用率，建设成本和选址限制也更少。随着单机柜功率需求的上升（如达到30kW以上），液冷逐渐成为数据中心的主流冷却技术。
液冷技术的应用正在快速推进，电信运营商和互联网厂商积极推动市场需求。液冷服务器的招标比例持续上升，全球和中国的液冷市场增长迅速，预计到2030年全球市场将达到213亿美元，中国市场到2027年将达到45亿元。市场竞争激烈，主要由英维克、Vertiv、华为等公司主导。液冷产业链已经形成从零部件到服务器的完整生态。
液冷技术的工作原理与分类
液冷技术包括冷板式、浸没式、喷淋式等类型。其中，冷板式液冷技术在可维护性、空间利用率、兼容性方面具有较强的应用优势；但在成本方面，由于其单独定制冷板装置的原因，导致技术应用的成本相对较高。而喷淋式液冷技术则通过改造旧式的服务器和机柜的形式，大幅度减少了数据中心基础设施的建设成本。浸没式技术与其他两种技术相比，虽然器件的可维护性和兼容性较差，但空间利用率与可循环方面具有较好的表现，降低数据中心的能耗。
冷板式液冷是一种非接触式的液冷技术。该技术通过液冷板将发热器件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体，通过冷却液体将热量带走的一种散热形式。冷板式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧&二次侧液冷管路、冷却介质、液冷机柜组成；其中液冷机柜内包含液冷板、设备内液冷管路、流体连接器、分液器等。
液浸没式液冷是一种接触式的液冷技术。该技术以冷却液作为传热介质，将发热器件完全浸没在冷却液中，发热器件与冷却液直接接触并进行热交换的制冷形式。浸没式液冷系统室外侧包含冷却塔、一次侧管网、一次侧冷却液；室内侧包含CDU、浸没腔体、IT设备、二次侧管网和二次侧冷却液。使用过程中IT设备完全浸没在二次侧冷却液中，因此二次侧循环冷却液需要采用不导电液体，如矿物油、硅油、氟化液等。
喷淋式液冷是面向芯片级器件精准喷淋，通过重力或系统压力直接将冷却液喷洒至发热器件或与之连接的导热元件上的液冷形式，属于直接接触式液冷。喷淋式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧&二次侧液冷管路、冷却介质和喷淋式液冷机柜组成；其中喷淋式液冷机柜通常包含管路系统、布液系统、喷淋模块、回液系统等。
液冷技术推动数据中心能效革命
液冷技术相比风冷技术在散热、能耗、噪音、以及维护成本方面更具优势。水的热容量是空气的4000倍，热导率是空气的25倍，在相同流量下可以更有效降低芯片温度，同时液冷技术可以均匀覆盖芯片表面，提高系统稳定性。液冷系统只需低风扇速度即可维持散热，因此在运行过程中噪音可比风冷降低60%以上。除此之外，不包含易磨损部件使液冷系统使用寿命更长。
液冷将代替风冷成为最优选择。风冷散热的单机柜功率在0-30kw，液冷散热的单机柜功率为30-200kw，其中冷板为30-80kw，浸没为80-200kw。随着单机柜功率的持续上升趋势，风冷已逐渐无法满足散热要求，液冷散热将成为主流趋势。
液冷技术的发展不仅提升了数据中心的能效，还对环境的可持续性产生了积极影响。液冷技术能够显著降低数据中心的能耗，减少对环境的负担。随着全球对数据中心能耗和环境影响的关注日益增加，液冷技术的应用将有助于实现更加绿色和可持续的数据中心运营。
总结
液冷技术以其卓越的散热性能和节能潜力，正在逐渐取代传统的风冷技术，成为数据中心冷却的主流选择。随着技术的不断成熟和市场需求的增加，液冷技术的应用前景广阔。数据中心运营商和设备制造商应积极拥抱液冷技术，以提高数据中心的能效和可持续性，同时降低运营成本。液冷技术的推广和应用，预示着数据中心冷却技术的一场革命，将为整个行业带来深远的影响。
