一、數(shù)據(jù)中心液冷化改造適用技術(shù)分析

1.技術(shù)成熟情況。

通過近些年的發(fā)展，冷板式液冷技術(shù)相比浸沒式液冷技術(shù)更為成熟、生態(tài)比較完善。理論上，冷板式液冷技術(shù)對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器芯片組件及附屬部件改動(dòng)量較小，液冷化改造可操作性相對(duì)較強(qiáng)。對(duì)于當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心整體架構(gòu)及后續(xù)維護(hù)及日常使用等影響不大，運(yùn)維模式、機(jī)房承重與傳統(tǒng)風(fēng)冷場(chǎng)景基本一致，可解決數(shù)據(jù)中心服務(wù)器設(shè)備80%的散熱問題，而對(duì)于機(jī)柜內(nèi)的硬盤、電源等其他發(fā)熱部件依然需要傳統(tǒng)風(fēng)冷方式散熱。

浸沒式液冷可以獲得更優(yōu)的PUE值，也有企業(yè)推出了商用化改造建設(shè)解決方案，并落地了一些改造建設(shè)案例，但總體上還處于技術(shù)成熟和商業(yè)化完善階段。例如，浸沒式液冷改造對(duì)于服務(wù)器有一定的要求，服務(wù)器箱體需要定制、冷卻液價(jià)格相對(duì)較高且有一定的揮發(fā)性，維護(hù)需要專用維護(hù)輔助設(shè)備（機(jī)械吊臂或吊車），大多數(shù)浸沒式液冷服務(wù)器機(jī)柜對(duì)于機(jī)房承重提出更高的要求。

2.市場(chǎng)商用情況。

從市場(chǎng)占有情況分析，目前冷板式液冷數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品市場(chǎng)上占比較高，互聯(lián)網(wǎng)巨頭以及數(shù)據(jù)中心設(shè)備企業(yè)多推出了商用化冷板式液冷服務(wù)器，但商用化的浸沒式液冷服務(wù)器很少，阿里巴巴等領(lǐng)先企業(yè)多采用企業(yè)定制化的浸沒式液冷服務(wù)器。浸沒式液冷是數(shù)據(jù)中心的躍遷式技術(shù)創(chuàng)新，相較于冷板式液冷制冷效率更高，具有高能效、高密度、高可用和高可靠性等特性，隨著浸沒式液冷技術(shù)的逐漸成熟和生態(tài)完善，未來浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施將可能會(huì)成為主流。

3.投資回收情況。

液冷數(shù)據(jù)中心初期建設(shè)投資高于傳統(tǒng)風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心，根據(jù)企業(yè)提供的數(shù)據(jù)，按照機(jī)架功率測(cè)算，每千瓦造價(jià)要高出約20%~40%。初步測(cè)算液冷帶來的電費(fèi)節(jié)省收益，大約2.5~4年液冷數(shù)據(jù)中心總體投資與風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心基本持平。具體投資測(cè)算受機(jī)架功率密度等配置和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等影響存在差異，液冷機(jī)柜功率密度越高，單位造價(jià)越低。

表1 數(shù)據(jù)中心主流散熱技術(shù)比較

備注：

1.因目前暫無國(guó)家或行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，冷板式液冷、浸沒式液冷對(duì)于機(jī)房承重要求來源于數(shù)據(jù)中心設(shè)備企業(yè)的建議值；

2.由于不同冷卻液密度的差異，使得浸沒式液冷機(jī)柜對(duì)于承重要求差別較大，采用密度小的合成烴類冷卻液的浸沒式液冷機(jī)柜對(duì)于承重要求≧10KN/m2，而采用密度大的氟化物冷卻液的浸沒式液冷機(jī)柜對(duì)于承重要求≧15KN/m2；

3. 1Kg=9.8N(牛頓）。

綜上所述，理論上，冷板式液冷技術(shù)是現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心液冷化改造適用技術(shù)，雖然也有企業(yè)推出了浸沒式單相液冷商用化改造解決方案和落地應(yīng)用案例。但在具體改造實(shí)施上，由于改造必然涉及設(shè)備維保服務(wù)、量身化定制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，因此還需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及定制化、規(guī)?；韧度氘a(chǎn)出因素綜合權(quán)衡決策。蘭洋科技建議采用連同服務(wù)器和機(jī)柜全新替換方式改造建設(shè)傳統(tǒng)風(fēng)冷機(jī)柜。

二、哪些數(shù)據(jù)中心適合液冷化改造

從數(shù)據(jù)中心類型分析，應(yīng)用于人工智能、高性能計(jì)算（HPC）等高算力需求場(chǎng)景的算力中心或超算中心適合優(yōu)先采用液冷化技術(shù)改造或液冷機(jī)柜升級(jí)迭代。這是因?yàn)樗懔χ行幕虺阒行闹饕l(fā)熱源是承擔(dān)了大數(shù)據(jù)量計(jì)算或復(fù)雜計(jì)算的算力型服務(wù)器的主芯片（CPU、GPU）和內(nèi)存，且對(duì)于CPU、GPU和內(nèi)存的性能要求高，功耗和發(fā)熱量也相對(duì)較高，適合部署液冷基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)高效散熱以發(fā)揮滿載性能，同時(shí)也有助于進(jìn)一步提升單機(jī)架功率密度實(shí)現(xiàn)更高計(jì)算性能的輸出。

而存儲(chǔ)類服務(wù)器，通常配置較多硬盤，且對(duì)于算力及性能要求一般，配置的CPU一般不需要采用性能和功耗較高的型號(hào)，液冷投資收益不高，因此從投資效益的角度，存儲(chǔ)型服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建議仍采用傳統(tǒng)風(fēng)冷方式部署。

三、數(shù)據(jù)中心液冷化改造建設(shè)實(shí)施步驟舉例

以下基于冷板式液冷技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)中心液冷化改造建設(shè)做一個(gè)初步概述：

數(shù)據(jù)中心機(jī)柜的液冷化改造建設(shè)。主要工作量在于對(duì)原有機(jī)柜及服務(wù)器的冷板式改造，改造內(nèi)容是配電、布放管路、冷卻液體流量分配單元CDU等，并同步配套調(diào)試漏液監(jiān)測(cè)、堵塞等監(jiān)控系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)中心機(jī)房的液冷化改造建設(shè)。數(shù)據(jù)中心機(jī)房液冷化改造的主要工作在于鋪設(shè)室內(nèi)外液冷管道、安裝冷卻液體流量分配單元（CDU）、新建或改造冷卻塔等。

數(shù)據(jù)中心機(jī)房的液冷化改造建設(shè)。根據(jù)初步市場(chǎng)調(diào)研情況，蘭洋科技等企業(yè)已經(jīng)推出了商用化改造解決方案，并落地了一些現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心改造建設(shè)具體案例。液冷化建設(shè)已經(jīng)為越來越多的數(shù)據(jù)中心企業(yè)所接受，進(jìn)一步推動(dòng)液冷化技術(shù)成熟和商業(yè)生態(tài)完善。

本文標(biāo)題：數(shù)據(jù)中心液冷化改造可行性解決方案探討

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