2023年數(shù)據(jù)中心液冷行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)深度分析

作者：蘭洋科技????瀏覽量：8661????時(shí)間：2023年06月09日????標(biāo)簽: 液冷數(shù)據(jù)中心液冷散熱原理 Tank

隨著人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及區(qū)塊鏈等技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，使得數(shù)據(jù)資源的存儲(chǔ)、計(jì)算和應(yīng)用需求快速擴(kuò)張，特別是ChatGPT技術(shù)推廣進(jìn)一步催生了AI算力等大功率應(yīng)用場(chǎng)景加速落地。作為信息基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心及通信設(shè)備承擔(dān)的計(jì)算量越來越大，對(duì)計(jì)算效率的要求也越來越高，國(guó)內(nèi)包括全球的數(shù)據(jù)中心建設(shè)有望迎來建設(shè)高峰。為了應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)處理性能的挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器及通信設(shè)備不斷提升自身處理能力和集成度，帶來了功率密度的節(jié)節(jié)攀升。這些變化除了帶來巨額能耗問題以外，高熱密度也給制冷設(shè)備和技術(shù)提出了更高要求。傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)面對(duì)高熱密度場(chǎng)景呈現(xiàn)瓶頸，散熱效率已經(jīng)跟不上計(jì)算效率。在此背景下，液冷技術(shù)以其超高能效、超高熱密度等特點(diǎn)引起行業(yè)的普遍關(guān)注，是解決散熱壓力和節(jié)能挑戰(zhàn)的必由之路。

下面我們將主要介紹液冷行業(yè)的概念、分類與驅(qū)動(dòng)因素等內(nèi)容，并針對(duì)液冷行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行詳細(xì)梳理，并對(duì)未來市場(chǎng)進(jìn)行展望，希望對(duì)大家了解液冷行業(yè)有所啟發(fā)。

一、液冷行業(yè)概述

1、液冷概念及作用

液冷主要指的是利用液體替代空氣，帶走CPU、芯片組、內(nèi)存條以及擴(kuò)展卡等發(fā)熱器件運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量。

液冷能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心中的IT設(shè)備散熱制冷，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)中心（DataCenter，簡(jiǎn)稱DC），即為集中放置的電子信息設(shè)備提供運(yùn)行環(huán)境的建筑場(chǎng)所，包括主機(jī)房、輔助區(qū)、支持區(qū)和行政管理區(qū)等。作為人工智能、5G、云計(jì)算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的底層算力基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心的價(jià)值大幅凸顯。組成數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施包括服務(wù)器、光模塊等IT設(shè)備及電源、制冷、機(jī)柜等非IT設(shè)備。制冷系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的重要組件。數(shù)據(jù)中心中IT設(shè)備的核心器件為半導(dǎo)體器件，IT設(shè)備運(yùn)行將會(huì)持續(xù)發(fā)熱，因此需要制冷系統(tǒng)進(jìn)行散熱制冷以保證數(shù)據(jù)中心內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行。其中制冷系統(tǒng)采用的冷卻技術(shù)就包含液冷冷卻。

2、液冷技術(shù)分類

冷卻技術(shù)包含風(fēng)冷冷卻、水冷冷卻、自然冷卻及液冷冷卻等技術(shù)。其中液冷技術(shù)按照液體與發(fā)熱器件的接觸方式，可分為“間接接觸型”和“直接接觸型”兩大類。浸沒式和噴淋式液冷等為接觸式液冷，冷板式液冷為非接觸式液冷。

（1）浸沒式液冷：浸沒式液冷將IT設(shè)備發(fā)熱元件全部浸沒在冷卻液中實(shí)現(xiàn)散熱，根據(jù)工質(zhì)是否產(chǎn)生相變又分為單相液冷和相變液冷。吸熱后的冷卻液采用風(fēng)冷或水冷等方式循環(huán)冷卻或者冷凝。

（2）噴淋式液冷：噴淋式液冷依靠泵壓或重力驅(qū)動(dòng)，按發(fā)熱元件需求向IT設(shè)備電路板自上而下精準(zhǔn)噴淋冷卻液，吸熱的冷卻液采用風(fēng)冷或水冷等方式循環(huán)冷卻。

（3）冷板式液冷：冷板式液冷為非接觸式液冷，冷卻液體與發(fā)熱器件不會(huì)直接接觸。冷板式液冷通過流道將冷卻液通往與IT設(shè)備發(fā)熱元件接觸的冷板將熱量導(dǎo)出，吸熱后的冷卻液通過風(fēng)冷或水冷等方式循環(huán)冷卻。

3、液冷方式對(duì)比

冷板式液冷成熟度最高，浸沒式液冷、噴淋式液冷節(jié)能效果更優(yōu)。目前，3種不同液冷中，冷板式液冷發(fā)熱器件不需接觸冷卻液，發(fā)展時(shí)間最早，技術(shù)成熟度較高，冷板式液冷采用微通道強(qiáng)化換熱技術(shù)具有極高的散熱性能，在軍用雷達(dá)、高密度數(shù)據(jù)中心、高性能電腦、動(dòng)力電池以及高功率LED散熱領(lǐng)域均有應(yīng)用，是解決大功耗設(shè)備部署、提升能效、降低制冷運(yùn)行費(fèi)用、降低TCO的有效應(yīng)用方案；而浸沒式和噴淋式液冷實(shí)現(xiàn)了100%液體冷卻，具有更優(yōu)的節(jié)能效果。浸沒式液冷散熱節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯，在超算、高性能計(jì)算領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用；噴淋式液冷公開展示的研究成果和應(yīng)用實(shí)踐相對(duì)較少。

4、與風(fēng)冷相比液冷的優(yōu)勢(shì)

相較于風(fēng)冷，液冷具有低能耗、高散熱、低噪聲、低TCO等優(yōu)勢(shì)。液體的冷卻能力是空氣的1000～3000倍。液冷技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高密度、低噪音、低傳熱溫差以及普遍自然冷卻等優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于風(fēng)冷技術(shù)具有無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是一種可以適用于需要大幅度提高計(jì)算能力、能源效率和部署密度等場(chǎng)景的優(yōu)秀散熱解決方案。

（1）低能耗

傳熱路徑短，低溫液體由CDU（冷量分配單元）直接供給通訊設(shè)備內(nèi)，換熱效率高，具備更優(yōu)的換熱效果。同時(shí)制冷能效高，液冷技術(shù)可實(shí)現(xiàn)40~55℃高溫供液，無需壓縮機(jī)冷水機(jī)組，采用室外冷卻塔，可實(shí)現(xiàn)全年自然冷卻；除制冷系統(tǒng)自身的能耗降低外，采用液冷散熱技術(shù)有利于進(jìn)一步降低芯片溫度，芯片溫度降低帶來更高的可靠性和更低的能耗，整機(jī)能耗預(yù)計(jì)可降低約5%。

（2）高散熱

液冷系統(tǒng)常用介質(zhì)有去離子水、醇基溶液、氟碳類工質(zhì)、礦物油或硅油等多種類型；這些液體的載熱能力、導(dǎo)熱能力和強(qiáng)化對(duì)流換熱系數(shù)均遠(yuǎn)大于空氣；因此，針對(duì)單芯片，液冷相比于風(fēng)冷具有更高的散熱能力。同時(shí)，液冷直接將設(shè)備大部分熱源熱量通過循環(huán)介質(zhì)帶走；單板、整柜、機(jī)房整體送風(fēng)需求量大幅降低，允許高功率密度設(shè)備部署；同時(shí)，在單位空間能夠布置更多的ICT設(shè)備，提高數(shù)據(jù)中心空間利用率、節(jié)省用地面積。

（3）低噪聲

液冷散熱技術(shù)利用泵驅(qū)動(dòng)冷卻介質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)并進(jìn)行散熱，解決全部發(fā)熱器件或關(guān)鍵高功率器件散熱問題；能夠降低冷卻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者采用無風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，從而具備極佳的降噪效果，提升機(jī)房運(yùn)維環(huán)境舒適性，解決噪聲污染問題。

（4）低TCO

液冷技術(shù)具有極佳的節(jié)能效果，液冷數(shù)據(jù)中心 PUE（即電能利用效率，是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源比值。PUE值越高，數(shù)據(jù)中心的整體效率越低。）可降至1.2以下，每年可節(jié)省大量電費(fèi)，能夠極大的降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)行成本。相比于傳統(tǒng)風(fēng)冷，液冷散熱技術(shù)的應(yīng)用雖然會(huì)增加一定的初期投資，但可通過降低運(yùn)行成本回收投資。

二、液冷行業(yè)現(xiàn)狀及趨勢(shì)

1、我國(guó)IDC溫控市場(chǎng)空間持續(xù)擴(kuò)容，目前風(fēng)冷仍占主導(dǎo)地位

目前我國(guó)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)度不斷加快，推動(dòng)IDC溫控市場(chǎng)發(fā)展。根據(jù)產(chǎn)業(yè)在線，我國(guó)機(jī)房專用空調(diào)市場(chǎng)2021年CAGR達(dá)9.28%，呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2021年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)50.09億元，同比增長(zhǎng)14.9%，其中，按空調(diào)制冷方式來看，2021年風(fēng)冷、冷凍水和其他形式空調(diào)的占比分別為56.8%/30.81%/12.39%，風(fēng)冷仍舊占主導(dǎo)地位。

2、液冷方案將成為未來主流

近年來，風(fēng)冷型機(jī)房占有率逐年下滑，液冷技術(shù)憑借多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)未來在數(shù)據(jù)中心中滲透率將持續(xù)提升，成為主流使用的冷卻技術(shù)。

3、未來浸沒式液冷技術(shù)逐漸成熟，有望成為主流

目前冷板式技術(shù)成熟，領(lǐng)銜商用落地。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2019年我國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心技術(shù)主要以冷板式為主，占比超過80%，浸沒式占比不足20%。而浸沒式制冷效率更高，成為主流廠商目前的研發(fā)重點(diǎn)，是數(shù)據(jù)中心的躍遷式技術(shù)創(chuàng)新，預(yù)計(jì)隨著技術(shù)方案的不斷成熟，浸沒式將成為更重要的主流解決方案。

三、液冷行業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)因素

1、單柜功率提升是液冷技術(shù)滲透的根本原因

根據(jù)微軟數(shù)據(jù)，ChatGPT前一代基礎(chǔ)模型-GPT3.0的訓(xùn)練數(shù)據(jù)高達(dá)45TB，總訓(xùn)練設(shè)備包括28.5萬個(gè)CPU與超過1萬個(gè)NVIDIA V100 GPU。隨著國(guó)內(nèi)百度、阿里巴巴、騰訊、華為、360、字節(jié)等互聯(lián)網(wǎng)大廠陸續(xù)推出自己的AIGC算力模型，勢(shì)必會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)AI服務(wù)器的需求快速增加，AI服務(wù)器中大量使用高功率CPU、GPU芯片，帶動(dòng)整臺(tái)AI服務(wù)器功率和熱密度提升。（1）CPU功耗持續(xù)提升：隨著內(nèi)核數(shù)量的增加，處理器性能與功率實(shí)現(xiàn)了同步增長(zhǎng)，這也直接導(dǎo)致了CPU熱流密度的相應(yīng)增加和服務(wù)器機(jī)柜本內(nèi)部的總體熱密度增加；（2）GPU使用日益增加：GPU由數(shù)百個(gè)內(nèi)核組成，可同時(shí)處理數(shù)千個(gè)線程，相應(yīng)地功耗更高。（3）低延遲需求導(dǎo)致熱密度增加：隨著服務(wù)器組件性能的提高，不同組件之間的互連在延遲方面開始成為瓶頸。為了充分利用提升的組件性能，CPU、GPU和板卡上的其他組件被更加緊密的安排以減少延遲，這同樣提升了服務(wù)器內(nèi)部的物理密度和溫度越來越高。

同時(shí)根據(jù)ODCC《冷板式液冷服務(wù)器可靠性白皮書》相關(guān)信息，在摩爾定律變緩的大背景下，芯片算力與其功耗同步出現(xiàn)了大幅提升。2022年Intel第四代服務(wù)器處理器單CPU功耗已突破350瓦，英偉達(dá)單GPU芯片功耗突破700瓦。持續(xù)進(jìn)步的IT技術(shù)和算力能耗功率使得數(shù)據(jù)中心承載能力要求被不斷提升。

因此提升單機(jī)柜功率密度成為了調(diào)和不斷增長(zhǎng)的算力需求和有限的數(shù)據(jù)中心承載能力的關(guān)鍵解決方案。根據(jù)數(shù)據(jù)，2020年全球數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜平均功率將達(dá)16.5kW，相比2008年提升175%，并且到2025年單柜功率有望進(jìn)一步提升至25kW。

國(guó)內(nèi)更高單機(jī)柜功率數(shù)據(jù)中心占比逐年提升。根據(jù)CDCC統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年國(guó)內(nèi)全行業(yè)數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜平均功率密度中8-12kW占比8%、12-20kW占比3%；2022年國(guó)內(nèi)全行業(yè)數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜平均功率密度中8-12kW占比15%，同比增長(zhǎng)7pct，12-20kW占比10%，同比增長(zhǎng)7pct。在高功率數(shù)據(jù)中心機(jī)柜占比迅速增加的背景下，對(duì)設(shè)備散熱冷卻提出了更高的要求。液冷數(shù)據(jù)中心適合提供高密算力，提升單柜部署密度，提高數(shù)據(jù)中心單位面積利用率。因此液冷技術(shù)不斷滲透。

2、政策強(qiáng)制疊加節(jié)能效果優(yōu)越，液冷大勢(shì)所趨

應(yīng)用液冷技術(shù)能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心節(jié)能、降噪功能。液冷數(shù)據(jù)中心節(jié)省了風(fēng)冷基礎(chǔ)設(shè)施而只增加了循環(huán)泵，不僅節(jié)省建設(shè)成本，也大大降低了能耗，使數(shù)據(jù)中心整體更節(jié)能。從成本端來看，數(shù)據(jù)中心的總成本（TCO）等于建設(shè)成本（Capex）加上運(yùn)營(yíng)成本（Opex），建設(shè)成本包含土建以及硬件設(shè)備所需投資，為一次性投入，而運(yùn)營(yíng)成本則是后續(xù)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)過程中需要持續(xù)花費(fèi)的成本。

據(jù)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)中心Capex結(jié)構(gòu)中，柴油發(fā)電機(jī)組成本最高，占整體比例23%，其次是電力用戶站占比20%，UPS電源設(shè)備占比18%，剩余成本項(xiàng)占比均低于10%；

Opex結(jié)構(gòu)方面，電力成本（能耗）占整體支出的一半以上，折舊其次，占比25.6%。單獨(dú)將Opex中的能耗成本進(jìn)行拆分來看，其中IT設(shè)備能耗最高，占整體Opex的45%，散熱能耗占比43%，接近IT設(shè)備自身的能耗，供電損耗及其他占比12%，能看出散熱能耗對(duì)于數(shù)據(jù)中心電力成本影響極大，隨著IT相關(guān)設(shè)備功率密度的提升，對(duì)設(shè)施的散熱要求也更加苛刻，因此采用高效的液冷手段是數(shù)據(jù)中心發(fā)展的必經(jīng)之路。

根據(jù)PUE的計(jì)算公式（數(shù)據(jù)中心總能耗/IT設(shè)備能耗），降低制冷系統(tǒng)的能耗是降低數(shù)據(jù)中心耗能的主要措施。當(dāng)溫控系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的能耗占比分別為38%、26%、17.5%時(shí)，對(duì)應(yīng)的PUE為1.92、1.5、1.3。

國(guó)家和部分地方層面對(duì)新建數(shù)據(jù)中心均提出了PUE指標(biāo)方面的要求。根據(jù)工信部發(fā)布的《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，同時(shí)包括北京、上海、廣東等地均對(duì)數(shù)據(jù)中心的PUE值提出了一定的限制要求。對(duì)于提出的指標(biāo)要求，液體浸沒冷卻法可有效解決這個(gè)問題，能耗可降低90%-95%。

四、液冷行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈及行業(yè)壁壘分析

總體來看，液冷行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為產(chǎn)品零部件，包括接頭、CDU、電磁閥、TANK等。中游主要為液冷服務(wù)器，此外還包括數(shù)據(jù)中心的集成運(yùn)維設(shè)施、產(chǎn)品及部件。服務(wù)器及相關(guān)集成產(chǎn)品主要用于下游行業(yè)，為云計(jì)算、人工智能及物聯(lián)網(wǎng)等方面提供服務(wù)。國(guó)內(nèi)下游行業(yè)主要包括互聯(lián)網(wǎng)、金融、電信、政府、交通和能源等信息化程度相對(duì)較高的行業(yè)，涵蓋智慧計(jì)算、電子政務(wù)、企業(yè)信息化、關(guān)鍵應(yīng)用以及民生等相關(guān)領(lǐng)域，包括三大電信運(yùn)營(yíng)商，以及騰訊、阿里巴巴等互聯(lián)網(wǎng)大型企業(yè)。

1、冷板式液冷

冷板式液冷是最典型的間接式接觸型液冷技術(shù)。冷板式液冷系統(tǒng)包括了水冷板、管道、快插接頭、分液器、冷卻液分配單元（CDU）與室外冷卻設(shè)備等組件。在冷板式液冷系統(tǒng)中，服務(wù)器芯片等發(fā)熱器件不直接接觸冷卻液，而是通過與裝有液體的冷板直接接觸來散熱，或者由導(dǎo)熱部件將熱量傳導(dǎo)到冷板上（冷板通常是由銅、鋁等高導(dǎo)熱金屬構(gòu)成的封閉腔體），然后通過冷板內(nèi)部液體循環(huán)帶走熱量。由于服務(wù)器芯片等發(fā)熱器件不用直接接觸液體，所以冷板式液冷對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器芯片組件及附屬部件改動(dòng)量較小，可操作性更強(qiáng)、目前成熟度最高、應(yīng)用最廣泛。

冷板式液冷數(shù)據(jù)中心散熱系統(tǒng)主要由由室外（一次側(cè)）和室內(nèi)（二次側(cè)）兩部分組成。一次側(cè)通過冷卻液體與發(fā)熱部件的熱量進(jìn)行相互交換的方式降低冷卻液的溫度；二次側(cè)完成發(fā)熱部件與冷卻液體熱量的交換，液體升溫帶走部件熱量。在運(yùn)行過程中，機(jī)房外冷卻塔中的冷卻液通過室內(nèi)冷量分配單元（CDU）提供冷卻液循環(huán)動(dòng)力，經(jīng)其二次側(cè)輸出并與服務(wù)器中高發(fā)熱量的電子元器件（CPU、GPU、內(nèi)存等）導(dǎo)熱冷板直接進(jìn)行熱交換，形成的熱液經(jīng)CDU輸出到室外冷卻塔進(jìn)行冷卻，從而構(gòu)成整個(gè)循環(huán)過程，在冷板式液冷散熱方式中，硬盤、電源等發(fā)熱量較小的器件或單元仍舊采用風(fēng)冷方式散熱。

2、浸沒式液冷

浸沒式液冷是最常見的直接接觸型液冷技術(shù)。該技術(shù)通過將發(fā)熱器件直接浸沒于特殊定制的箱體中，通過直接接觸不導(dǎo)電的冷卻液體進(jìn)行熱交換，從而達(dá)到冷卻目的，相比冷板式液冷技術(shù)，浸沒式液冷散熱效率更高，噪音更低（完全沒有風(fēng)扇），更加節(jié)能。

（1）單相浸沒式

單相浸沒式液冷中冷卻液不會(huì)發(fā)生相變。單相浸沒在浸沒式單相液冷中，發(fā)熱部件直接浸沒在冷卻液中進(jìn)行熱交換，循環(huán)泵將吸收了熱量的冷卻液導(dǎo)入熱交換單元，在熱交換單元中冷卻后再循環(huán)回到箱體中為發(fā)熱部件散熱，冷卻液在循環(huán)散熱過程中始終保持液相。

由于要確保冷卻液不發(fā)生氣化，單相浸沒技術(shù)通常需要使用高沸點(diǎn)的冷卻液，例如氟化學(xué)物質(zhì)（或氟碳化合物）、烴類（例如礦物油、合成油和天然油）以及碳?xì)浠衔铩＠鋮s液揮發(fā)流失控制相對(duì)簡(jiǎn)單，與IT設(shè)備有較好的電氣兼容性，且不需要頻繁補(bǔ)充，還易于卸載或更換服務(wù)器組件，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

1）IT機(jī)箱單相浸沒

該技術(shù)將服務(wù)器封裝于密封機(jī)箱中，可作為普通機(jī)架式IT設(shè)備或獨(dú)立設(shè)備，電子元器件由絕緣液進(jìn)行冷卻，可通過自然對(duì)流、循環(huán)泵或者兩者結(jié)合的方式進(jìn)行冷卻，換熱器和泵可置于服務(wù)器內(nèi)部，也可以安裝在側(cè)面。

2）水池單相浸沒

使用水池方法（開放式水箱）時(shí)，浸沒在水池中的服務(wù)器是通過垂直方式進(jìn)行插拔的，這種方法多數(shù)采用集中式供電，同時(shí)向水池內(nèi)的所有服務(wù)器供電，可通過自然對(duì)流、循環(huán)泵進(jìn)行冷卻，通過換熱器將絕緣液中的熱量傳遞至水回路，此方法通常使用油基絕緣液作為流體。

（2）兩相浸沒式

兩相浸沒式液冷的冷卻液在循環(huán)散熱過程中，會(huì)不斷經(jīng)歷從液態(tài)到氣態(tài)，再?gòu)臍鈶B(tài)回到液態(tài)的相變。服務(wù)器完全浸沒在充滿低沸點(diǎn)冷卻液的密閉箱體中，冷卻液受熱沸騰發(fā)生相變，蒸汽逃逸并升騰至機(jī)箱頂部形成氣相區(qū)，而后蒸汽遇到冷凝器再液化變?yōu)橐后w，繼續(xù)回到箱體內(nèi)部冷卻循環(huán)。

用于兩相浸沒式的冷卻液需要有更穩(wěn)定的物理特性。由于冷卻液再熱循環(huán)過程中不斷發(fā)生相變，因此冷卻液需要有良好的化學(xué)及熱穩(wěn)定性、無腐蝕性，并且需要合適的沸點(diǎn)、較窄的沸程范圍和較高的汽化潛熱，硅酸酯類、芳香族物質(zhì)、有機(jī)硅、脂肪族化合物以及氟碳化合物均可用作冷卻液。

3、噴淋式液冷

噴淋式液冷系統(tǒng)是一種面向電子設(shè)備器件精準(zhǔn)噴淋、直接接觸式的液冷技術(shù)。噴淋式液冷系統(tǒng)主要由冷卻塔、冷水機(jī)組、CDU、噴淋液冷機(jī)柜構(gòu)成，冷卻液經(jīng)過CDU后被泵通過管路輸送至機(jī)柜內(nèi)部，進(jìn)入機(jī)柜后直接通過分液支管進(jìn)入與服務(wù)器相對(duì)應(yīng)的布液裝置，或者送至儲(chǔ)液箱以通過重力或系統(tǒng)壓力直接噴淋至IT設(shè)備的發(fā)熱器件或與之連接的固體導(dǎo)熱材料上（金屬散熱器、樹脂（VC）、熱管等），吸熱后的高溫冷卻液換熱后將通過回液管、集液箱等集液裝置進(jìn)行收集并通過泵輸送至CDU進(jìn)行下一次制冷循環(huán)。噴淋式液冷與單相浸沒式液冷冷卻方式較為類似，冷卻液不發(fā)生相變，但是在噴淋過程中遇到高溫的電子部件冷卻液會(huì)出現(xiàn)飄逸，從而對(duì)機(jī)房及設(shè)備環(huán)境產(chǎn)生影響。

國(guó)內(nèi)液冷溫控解決方案公司主要包括英維克、申菱環(huán)境、高瀾股份、同飛股份、佳力圖、依米康等。

4、行業(yè)壁壘

行業(yè)具有較高的進(jìn)入壁壘，先進(jìn)入者具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)。（1）技術(shù)壁壘。液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品的研發(fā)和制造涉及冷卻技術(shù)、制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真技術(shù)、溫濕度解耦控制算法等多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域，要求企業(yè)具備成熟、深入的技術(shù)積累。（2）專業(yè)人才壁壘。液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域?qū)儆谛屡d技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品性能涉及材料化學(xué)、熱力學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種學(xué)科技術(shù)成果，并且因數(shù)據(jù)中心復(fù)雜多樣，相應(yīng)的制冷系統(tǒng)存在定制化特征，因此對(duì)研發(fā)技術(shù)人員的技術(shù)研發(fā)能力和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)要求較高。（3）客戶認(rèn)證壁壘。出于安全性、穩(wěn)定性等考慮，企業(yè)客戶在選擇液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商時(shí)通常需要進(jìn)行嚴(yán)格的資質(zhì)驗(yàn)證。另一方面，客戶在與液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商建立生產(chǎn)配套關(guān)系后，傾向于維持與現(xiàn)有技術(shù)供應(yīng)商的合作，不會(huì)輕易更換主要供應(yīng)商，因此先進(jìn)入者具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

五、液冷市場(chǎng)未來展望

近年來，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心建設(shè)加快推進(jìn)。根據(jù)中國(guó)信通院的數(shù)據(jù)顯示，2021年，中國(guó)數(shù)據(jù)中心在用機(jī)架數(shù)量達(dá)到520萬架，較2020年增加超過100萬架。據(jù)工信部《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》，預(yù)計(jì)到2023年底，全國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模年均增速保持在20%左右，2023年中國(guó)數(shù)據(jù)中心在用數(shù)量將超過800萬架。2021年中國(guó)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模超過1500億元，2022年中國(guó)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模突破1900億元人民幣，同樣呈現(xiàn)出較快的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

預(yù)計(jì)2025年中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模將超千億。據(jù)《液冷白皮書》，考慮到液冷對(duì)傳統(tǒng)市場(chǎng)進(jìn)行替代，包括風(fēng)冷的機(jī)房空調(diào)市場(chǎng)、服務(wù)器市場(chǎng)以及數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施（機(jī)柜、CDU、冷卻塔等）市場(chǎng)，預(yù)計(jì)2025年，保守測(cè)算下中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1283.2億元，樂觀測(cè)算下中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1330.3億元。

浸沒式液冷憑借其優(yōu)良的制冷效果，市場(chǎng)份額將快速提升。據(jù)《液冷白皮書》，保守來看，2025年中國(guó)冷板式液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到757.1億元，浸沒式為526.1億元；樂觀來看，2025年中國(guó)冷板式液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到784.9億元，浸沒式為545.4億元。其中浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心憑借其優(yōu)良的制冷效果，市場(chǎng)份額增長(zhǎng)速度較快。

互聯(lián)網(wǎng)、金融、電信等領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)中心液冷的需求量將會(huì)持續(xù)加大。預(yù)計(jì)到2025年，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)液冷數(shù)據(jù)中心占比將達(dá)到24.0%，金融行業(yè)將達(dá)到25.0%，電信行業(yè)將達(dá)到23.0%。而能源、生物、醫(yī)療和政務(wù)等將行業(yè)需求將加快融入通用數(shù)據(jù)中心新業(yè)態(tài)，整體上規(guī)模有所下降。預(yù)計(jì)2025年能源行業(yè)液冷數(shù)據(jù)中心占比將達(dá)到10.5%，金融行業(yè)將達(dá)到8.5%，電信行業(yè)將達(dá)到6.5%，以政務(wù)為代表的其他業(yè)務(wù)將下降至2.5%。

除數(shù)據(jù)中心之外，近年來電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)快速發(fā)展，預(yù)計(jì)將帶動(dòng)儲(chǔ)能溫控行業(yè)需求提升。據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，截至2021年底，我國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為46.1GW，占全球市場(chǎng)總規(guī)模的22%，同比增長(zhǎng)30%，由于儲(chǔ)能電池容量及功率較大，其對(duì)散熱要求更高，同時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部容易產(chǎn)生電池產(chǎn)熱和溫度分布不均等問題，優(yōu)質(zhì)的溫控系統(tǒng)顯得對(duì)電池系統(tǒng)的壽命和安全性顯得尤為重要。