在數(shù)據(jù)中心行業(yè)，通常使用PUE來(lái)定義能源利用效率，并給出了計(jì)算公式PUE等于數(shù)據(jù)中心總能耗除以ICT設(shè)備能耗。ICT設(shè)備很好理解，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備等。然而，數(shù)據(jù)中心除了ICT設(shè)備，還包括其他各種設(shè)備，這些設(shè)備也會(huì)耗能。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心能耗的60%來(lái)自ICT設(shè)備，30%來(lái)自空調(diào)制冷，8%來(lái)自配電系統(tǒng)，2%來(lái)自照明和其他設(shè)施。從建造數(shù)據(jù)中心的目的來(lái)看，ICT設(shè)備能耗以外的其他能耗基本都是無(wú)效耗能，越低越好。換算過(guò)來(lái)，也就是數(shù)據(jù)中心的PUE值越低越好。

工業(yè)和信息化部印發(fā)的新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃2021-2023年，要求到2023年底，新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.3以下，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)力爭(zhēng)降低到1.25以下。一方面為了滿足工信部發(fā)文要求，另一方面為了節(jié)能降耗，于是，廣大數(shù)據(jù)中心業(yè)主紛紛各顯神通，或直接抽取海水來(lái)冷卻數(shù)據(jù)中心，或?qū)?shù)據(jù)中心建在年均氣溫2.6℃地區(qū)，或掏空大山來(lái)為數(shù)據(jù)中心安家等。

但是，并非所有的業(yè)主都有條件、資源和時(shí)間效仿以上操作。所以，根據(jù)數(shù)據(jù)中心能耗分布，采用一種能耗更低的散熱方式，取代原有的“占據(jù)數(shù)據(jù)中心能耗30%”的空調(diào)散熱，成為了廣大業(yè)主們的新思路。

在PC行業(yè)，電腦主機(jī)的散熱方式由多年前的風(fēng)冷逐步演變到如今的240、360冷排。以此為借鑒，在尋找液冷數(shù)據(jù)中心新的散熱方式時(shí)，業(yè)內(nèi)人士也將目光從風(fēng)冷逐步轉(zhuǎn)向了液冷。如今，主流的液冷方式包括冷板式和浸沒(méi)式兩種。

冷板式液冷

冷板式液冷主要通過(guò)冷板將元器件的熱量間接傳遞給封閉在循環(huán)管道中的冷卻液體，然后利用冷卻液體將熱量帶走，其通過(guò)工作流體的傳遞特點(diǎn)將中間熱量運(yùn)輸?shù)胶蠖诉M(jìn)行冷卻。冷板式液冷的散熱思路比較明確，將液冷散熱資源重點(diǎn)投入到CPU、GPU等散熱需求較高的器件上，其他器件依然采用風(fēng)冷或者自然散熱的方式。利用冷板式液冷，數(shù)據(jù)中心的PUE值基本可以降到1.2左右。冷板式液冷憑借其高效的熱傳遞、精確控溫、材料兼容性、降低能耗、減少噪音等優(yōu)點(diǎn)，目前正在逐步取代風(fēng)冷，成為液冷行業(yè)的主流。

不過(guò)，冷板式液冷也存在一定的不足。

首先，冷板式液冷存在漏液的不可靠性。在使用冷板式液冷時(shí)，服務(wù)器從CDU、Mainfold、冷水頭再到內(nèi)部均有大量的水管和快拆頭，存在漏液風(fēng)險(xiǎn)和隱患。一旦漏液發(fā)生，對(duì)于ICT設(shè)備的破壞將會(huì)非常嚴(yán)重。盡管有漏液監(jiān)測(cè)繩的存在，但依舊無(wú)法從根本上避免這種問(wèn)題。

其次，冷板式液冷的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)成本較高。由于冷板式液冷是通過(guò)冷板將元器件的熱量間接傳遞給封閉在循環(huán)管道中的冷卻液體，這就意味著需要實(shí)現(xiàn)冷板與元器件的覆蓋接觸。元器件的復(fù)雜多樣化，自然也就要求冷板的復(fù)雜多樣化，致使許多冷板都要進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)和制造。與此同時(shí)，服務(wù)器后期在更換元器件時(shí)，冷板的更換、拆卸和安裝也需要花費(fèi)大量的時(shí)間、精力和資金。

浸沒(méi)式液冷

浸沒(méi)式液冷是一種通過(guò)將發(fā)熱的服務(wù)器整體或部分地直接浸沒(méi)在裝有冷卻液的TANK中，實(shí)現(xiàn)循環(huán)散熱的一種液冷方式。根據(jù)冷卻液在工作過(guò)程中是否存在相變，浸沒(méi)式液冷又被分為單相浸沒(méi)和雙相浸沒(méi)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，單相浸沒(méi)，冷卻液在工作過(guò)程中一直保持液態(tài)；雙相浸沒(méi)，冷卻液在工作過(guò)程中會(huì)進(jìn)行液-氣態(tài)轉(zhuǎn)換。單相浸沒(méi)和雙相浸沒(méi)式液冷可分別使數(shù)據(jù)中心PUE值降到1.1和1左右。盡管雙相浸沒(méi)的散熱效果更好，但由于技術(shù)還不太成熟，目前浸沒(méi)式液冷市場(chǎng)仍以單相浸沒(méi)為主。和冷板式液冷一樣，浸沒(méi)式液冷也存在一定不足。

首先，現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心里的服務(wù)器基本都是一個(gè)個(gè)地插在機(jī)架上，而浸沒(méi)式液冷需要將服務(wù)器浸泡在裝有冷卻液的TANK中。這就意味著，改用浸沒(méi)式液冷，業(yè)主方要么重新建造一個(gè)數(shù)據(jù)中心，要么將原有的數(shù)據(jù)中心改建，兩種方案的成本無(wú)疑都是巨大的。

其次，浸沒(méi)式液冷對(duì)于冷卻液的要求極高。目前，市場(chǎng)選擇的冷卻液主要包括氟化液和礦物油類(lèi)冷卻液。二者在散熱效果、兼容性、成本、安全性等方面各具優(yōu)勢(shì)，但也存在著對(duì)應(yīng)的不足。這些不足，均需經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)和較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，才能確認(rèn)其能否被大面積商用。

在數(shù)據(jù)中心散熱問(wèn)題上，傳統(tǒng)風(fēng)冷被液冷取代只是時(shí)間的問(wèn)題。然而，液冷技術(shù)的大面積商業(yè)落地確實(shí)還有待技術(shù)的成熟和市場(chǎng)的檢驗(yàn)。