千行百业加速数字化转型升级的背景下，承载算力的数据中心成为“数字经济的发动机”，也成为发热集中、耗电巨大的“电老虎”。如何助力数据中心高效散热、节能减排？具备多重优势的液冷技术正成为关键解题之道。以下，enjoy：

01耗电：数据中心的“阿喀琉斯之踵”

近年来，伴随着日益增长的算力需求，以及“东数西算”工程进入全面建设阶段，我国数据中心机架数量稳步增长，能源消耗和运营成本问题也逐渐凸显。

据中国信通院数据显示，按照功率密度为2.5KW的标准机架来统计，2022年末我国数据中心总机架数量近600万架，位居世界前列，预计2023年将达到776万架。

与此同时，在双碳背景下，有关政策也要求进一步推动数据中心绿色化。

2021年12月，国家发改委等部门印发《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》，其中指出，到2025年，全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率（PUE）降到1.3以下，国家枢纽节点进一步降到1.25以下。

PUE是数据中心能源利用效率的通用衡量指标，计算方式是数据中心消耗的总电量与IT设备消耗电量之比。PUE越接近1，代表数据中心能效水平越高。通常情况下，数据中心的能耗结构包括IT设备、温控系统、供配电、照明及其他等。这也意味着，IT设备之外其他能耗越少，数据中心能源利用效率越高。

根据东海证券数据显示，当前制冷温控系统在数据中心的能耗结构占比高达43%，仅次于IT设备。因此，温控系统的效率成为数据中心节能减排的关键。

02液冷如何驯服“能耗巨兽”？

IT设备在进行数据运算、存储和交换时会产生大量的热量，由其导致的高温会对电子元器件的正常运行产生影响，如情形严重还可导致其受损失效。因此，温控系统的作用就是帮助IT设备散热，以严格控制温度、湿度等关键数据，保障数据中心平稳运行。

目前，数据中心温控冷却技术主要有风冷和液冷两大类。其中，风冷是以空气作为冷媒，通过空气与发热部件接触换热实现散热；液冷是以液体作为冷媒，利用液体将IT设备内部元器件产生的热量传递到设备外，从而冷却IT设备。

相较而言，风冷方式发展起步早，技术较为成熟，目前仍占市场主导位置。但随着算力需求提升以及节能要求的提高，风冷散热能力出现瓶颈。因此，液冷成为高功率密度机柜的有效热管理方案，逐渐成为发展趋势。

与风冷技术相比，液冷技术主要有如下优势：

● 能源利用效率高

液体导热能力是空气的25倍，同体积液体带走热量是同体积空气的近3000倍。

● 节能降噪能力强

同等散热水平时，液冷噪音水平比风冷噪音降低20-35分贝。在耗电量方面，液冷系统约比风冷系统节省30%-50%电量。

● 受环境影响度低

液冷可以无视海拔、地域和气温的差距，保证运行效率和性能；同时，余热可以创造经济价值，具备规模化应用的潜力。

03跨越成本关，迈向规模化应用

尽管液冷技术优势充分，但仍存在液冷产业生态尚不成熟、系统成本较高等难题。

从产业生态来看，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仍然较低。国内市场中，部分企业经过多年的技术积累和沉淀，已经展现出较为明显的技术优势和市场先发优势。

作为我国液冷中心市场的重要参与者之一，联想集团早在2012年就已发布了温水水冷冷却技术。截至目前，联想集团“温水水冷服务器”可帮助绿色智能算力基础设施实现成本与效益的完美平衡，助力数据中心PUE降至1.1以下，每年整体能源消耗和间接碳排放减少42%以上。

2018年，联想集团携手北京大学建设了国内首个45℃温水水冷高性能计算平台——北京大学高性能计算校级公共平台“未名一号”，其提供高性能计算集群计算力高达1000万亿次/秒，可节省50%制冷散热成本，每年将节省60万度电。

2021年以来，借助以联想集团温水水冷技术为代表的绿色算力，欧洲最大的高性能计算中心之一德国莱布尼茨高性能计算中心相较于传统的风冷技术节能高达35%。同时，其余热还能在冬季为办公室保暖。据统计，该中心节省下来的能源可为4700个德国家庭供电一年。

目前，联想集团已在全球范围内部署超过5万个温液冷节点，广泛应用于国内外大学、科研机构、企业及政府部门，除北京大学、莱布尼茨计算中心之外，还包括北京气象局、加拿大气象局、马来西亚气象局等。

从成本来看，根据施耐德电气数据中心科研中心的数据，对于低功率密度的服务器，风冷即可满足要求；当密度为10kw/机架时，液冷的成本与风冷持平；当密度达到40kw/柜时，液冷每瓦降温投资成本比风冷少1美元。

而随着AI训练所需算力指数增长，AI集群算力密度普遍将达到50kW/柜。同时，据赛迪顾问测算，预计至2025年全球数据中心单机柜平均密度有望达到25kW，风冷技术显然难以满足需求。因此，尽管液冷技术的应用会在初期增加一定的投资成本，却是数据中心长远发展的必经之路。根据民生证券测算，预计2025年液冷技术在数据中心温控中的占比将超过风冷技术，提升至53%。

在数字化转型、“双碳”目标等国家战略促进及企业降本增效需求的驱动之下，我国液冷产业有望逐步实现生态完善、成本优化、规模应用。根据IDC发布的《中国半年度液冷服务器市场（2022下半年）跟踪》报告显示，2022年，我国液冷服务器市场规模达到10.1亿美元，同比增长189.9%，预计2027年市场规模将达到95亿美元，2022-2027年复合增长率将近57%。