中國儲能網訊：在數(shù)字經濟的快速發(fā)展下，數(shù)據(jù)中心作為信息時代的“大腦”，其能效與散熱技術的優(yōu)化已成為行業(yè)關注的焦點。尤其是近年來，隨著計算需求的爆炸式增長，傳統(tǒng)風冷方案逐漸顯示出其局限性，液冷技術因其出色的散熱效率而成為業(yè)界新寵。
目前，中國液冷數(shù)據(jù)中心的規(guī)模化應用仍處于初級階段，主要應用于對計算密度要求極高的場景，如超級計算中心和部分先進的互聯(lián)網企業(yè)數(shù)據(jù)中心。例如，國家超級計算深圳中心二期項目、阿里巴巴仁和數(shù)據(jù)中心等，都采用了液冷技術，以應對日益增長的散熱挑戰(zhàn)。
液冷技術相較于傳統(tǒng)風冷技術，具有更高的散熱效率和能源利用率。特別是在高密度、高功耗的數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，液冷能顯著降低PUE（功率使用效率）值，實現(xiàn)更為綠色、節(jié)能的運營。然而，液冷技術在國內數(shù)據(jù)中心的推廣應用仍面臨一些挑戰(zhàn)，包括成本較高、技術成熟度有待提升、市場認知度不足等問題。
中國IDC圈整理為了展現(xiàn)了液冷技術在中國應用的多樣性和廣泛性整理了液冷數(shù)據(jù)中心項目案例。從冷板式到浸沒式，從超級計算中心到云數(shù)據(jù)中心，各類項目的成功實踐。我們收集的16個項目中，11個項目采用了浸沒式液冷方式，主要是一部分為超算項目，一部分為液冷實驗項目。真正商用的液冷主要互聯(lián)網數(shù)據(jù)中心項目，這些項目不僅證明了液冷技術在提升數(shù)據(jù)中心能效方面的巨大潛力，也為行業(yè)的發(fā)展提供了寶貴經驗。
特別關注——液冷數(shù)據(jù)中心項目篇
1、國家超級計算深圳中心二期項目— 深圳 | 浸沒式
2022年11月14日，我國在建的最大超算中心——國家超級計算深圳中心項目二期正式開工，項目位于深圳市光明區(qū)，據(jù)了解，本項目將建設持續(xù)計算能力達2Eflops，存儲能力可擴展到1000P的E級計算機應用系統(tǒng)。項目用地面積4.6萬平方米，總建筑面積11.28萬平方米，建設周期從2022年至2025年。項目投資額 120 億元，將采用曙光的浸沒式液冷服務器。
2、天府云數(shù)據(jù)產業(yè)基地項目— 四川 | 冷板式
四川能投天府云數(shù)據(jù)產業(yè)基地位于成都簡陽空天產業(yè)園，項目于2021年12月開工，2022年8月15日封頂，是四川省重點推進項目，是四川能投集團落實省委、省政府“5+1”產業(yè)布局在數(shù)字經濟領域的引導性新基建標桿項目。
項目一期投資9.75億，占地208畝，建筑面積47000平方米，包括3棟單體建筑，其中2棟數(shù)據(jù)中心樓、1棟運營樓，規(guī)劃5000個平均功率5.49KW的高標準機柜。項目遵循國家標準A級數(shù)據(jù)中心建設等級要求，并采用冷板式液冷、水冷+自然冷卻和余熱回收等技術，依托四川能投自身的綠色能源優(yōu)勢，借力集團在相變液冷、地熱、儲能、氫能等方面的內部資源，實現(xiàn)PUE小于1.25的目標。
3、合肥先進計算中心項目— 安徽 | 浸沒式
合肥先進計算中心“巢湖明月”是合肥綜合性國家科學中心重大科技基礎設施和公共服務平臺，擁有科學計算、智能計算、液冷、存儲等在內共1500多臺服務器。該中心由合肥市大數(shù)據(jù)資產運營有限公司建設，系統(tǒng)建設規(guī)模為雙精度計算峰值12PFlops、整數(shù)計算峰值256Pops、數(shù)據(jù)總存儲容量15PB。其中，雙精度計算峰值相當于31250臺酷睿I7-9700電腦，存儲容量相當于117187部128G手機，采用浸沒式液冷技術。
4、國家超級計算鄭州中心項目— 河南 | 浸沒式
國家超級計算鄭州中心建筑面積共4萬余平方米，其中，機房及環(huán)境配套設施建筑面積9千余平方米。中心主機系統(tǒng)取由“中岳嵩山”，被命名為“嵩山”超級計算機， 該中心主機系統(tǒng)總體設計按照“安全可控、應用包容、按需擴展、高效節(jié)能”的基本原則，配備新一代高性能計算機——“嵩山”超級計算機，理論峰值計算能力100PFlops，存儲容量100PB，采用綠色節(jié)能的浸沒式相變液冷冷卻技術，PUE值低于1.04。
5、國家電網寧波北侖數(shù)據(jù)中心項目— 浙江 | 浸沒式
2020年10月，云酷智能在寧波北侖高塘變電站變成功打造浙江首臺PUE低于1.08的室外模塊化浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心采用模塊化液冷機房部署方式，外置冷卻塔系統(tǒng)散熱，項目建設機房總容量334U，總功率100kW。經北京信通院檢測，該數(shù)據(jù)中心PUE＜1.04，節(jié)約65%占地面積，縮短70%建造時間，每年節(jié)約電量302745kW·h，節(jié)省電費約24.22萬元。
6、國家超級計算成都中心項目— 四川 | 浸沒式
國家超算成都中心位于四川成都天府新區(qū)興隆湖東南角。2020年9月，國家超算成都中心投運，項目采用浸沒式相變液冷技術為超算核心設備提供高效換熱，最高運算速度達10億億次/秒。投運來，超算中心先后為北京、上海、廣州、重慶等35個城市的760余個用戶提供了算力服務，服務領域涵蓋航空航天、裝備制造、新型材料、人工智能等30個領域，包括高海拔宇宙線觀測站等13個國家重大科技基礎設施、國家級課題。
7、國家超級計算昆山中心項目— 江蘇 | 浸沒式
2020 年，國家超級計算昆山中心建設項目順利通過科技部組織的專家驗收，項目總算力達 400Pflops。擁有 CPU+DCU 計算單元結構，CPU 采用國產曙光 7000 系列，DCU（類 GPU 結構）采用國 產海光1號加速器，項目采用了曙光的全浸沒液冷服務器。
8、地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置專用高性能計算機— 北京 | 冷板式
2015年，中科院大氣物理研究所的“地球數(shù)值模擬裝置原型系統(tǒng)”率先使用冷板式液冷服務器，大大提高散熱效率，也成為國內液冷服務器大規(guī)模使用的第一個公開案例。2017年，該系統(tǒng)上榜當年全球高性能計算機（HPC）TOP500榜單。
9、山西先進計算中心項目— 山西 | 冷板式
山西先進計算中心暨計算科學產業(yè)基地是在太原市人民政府、山西轉型綜合改革示范區(qū)、中科曙光的大力支持下，以原中國科學院先進計算技術創(chuàng)新與產業(yè)化聯(lián)盟北京計算中心為基礎組建的。作為該中心的建設和運營主體，國科晉云正是它們三方合作的成果。據(jù)悉，山西先進計算中心項目于2017年底簽約、2018年10月份開始運行。每秒4000萬億次的超級運算的 “硅立方”系統(tǒng)顛覆了傳統(tǒng)的風冷制冷方式，采用的是冷板式液冷降溫，大約能夠降低40%的能耗。
10、阿里巴巴浙江云計算仁和數(shù)據(jù)中心項目— 浙江 | 浸沒式
2020年9月，阿里巴巴浙江云計算仁和數(shù)據(jù)中心（以下簡稱“阿里仁和數(shù)據(jù)中心”）正式開啟服務，該項目位于余杭區(qū)錢江經濟開發(fā)區(qū)，采用了多項阿里巴巴最先進節(jié)能技術進行規(guī)劃設計與建造，如服務器全浸沒液冷、高壓直流（HVDC）、供配電分布式冗余（Distribution Redundancy）、智能AI優(yōu)化算法等。由于服務器全浸沒液冷技術的大規(guī)模利用，阿里仁和液冷數(shù)據(jù)中心整體能源使用效率只有1.09，達到目前世界最領先水平。
11、阿里云北京冬奧云數(shù)據(jù)中心項目— 河北 | 浸沒式
阿里云張北數(shù)據(jù)中心位于河北省張家口市張北縣，距離首都北京約220公里，所承載的華北3節(jié)點已成為阿里云對外服務的最大核心地域節(jié)點之一，也是2022年北京冬奧會的主數(shù)據(jù)中心（阿里云北京冬奧云數(shù)據(jù)中心）。該區(qū)域由3個相距20公里左右的數(shù)據(jù)中心園區(qū)組成，也是國內企業(yè)首個采用三點式布局的數(shù)據(jù)中心集群。阿里云浸沒式液冷實驗的首要目標并不是追求極致的PUE，冷卻水系統(tǒng)采用30～35℃的供回水就可以維持服務器的正常運轉，擴大了數(shù)據(jù)中心采用自然冷卻的選擇范圍。一個30萬臺服務器規(guī)模的云數(shù)據(jù)中心集群，以每臺服務器600W計算，如果年均PUE能夠從1.25降至1.1，一年節(jié)電即可超過2億度，相當于減少20萬噸二氧化碳的排放量。
12、騰訊清遠數(shù)據(jù)中心項目— 廣東 | 冷板式
騰訊數(shù)據(jù)中心聯(lián)合星星海實驗室展示了光伏，服務器液冷等技術在數(shù)據(jù)中心中的應用、數(shù)據(jù)中心綠色能源解決方案以及nanoT-block戶外一體柜，描繪了分布式云背景下的騰訊數(shù)據(jù)中心零碳藍圖。此次聯(lián)合星星海實驗室展出的騰訊液冷技術已經在清遠清新數(shù)據(jù)中心小規(guī)模研究驗證，通過液冷冷板直接為cpu散熱的方式，將T-block本就很低的年均PUE進一步降到了1.10。
13、潤澤科技國際信息云聚核港項目— 河北 | 冷板/浸沒式
潤澤科技國際信息云聚核港項目服務于國內某知名短視頻企業(yè)，于2023年7月1日投入使用。該項目總建筑面積 41726.34平方米，建筑高度 30.6米，規(guī)劃設計建設2124架液冷機柜，單機柜功率最低21kW，最高功率達 50kW。
14、中聯(lián)綠色大數(shù)據(jù)產業(yè)基地項目—山西 | 冷板/浸沒式
“中聯(lián)綠色大數(shù)據(jù)產業(yè)基地”是中聯(lián)數(shù)據(jù)集團在大同陽高建設的國內單體最大的超大規(guī)模定制化數(shù)據(jù)中心，總裝機規(guī)模預計10萬+高密機柜，規(guī)劃總占地規(guī)模約1000畝，總建筑面積超過50萬平方米，項目綜合投資預計超300億元。本次建設的機房為字節(jié)跳動專用機房，機柜功率密度較高，末端采用風墻、板式液冷、浸沒液冷等多種方式。經多次技術比較、評選，確定間接復合直接蒸發(fā)冷卻技術節(jié)能效果最好，能充分利用當?shù)貎?yōu)良的氣象資源。
15、京東云華北（廊坊）數(shù)據(jù)中心項目— 河北 | 冷板式
京東云華北（廊坊）數(shù)據(jù)中心項目借助京東云的整機柜冷板式液冷技術，可以實現(xiàn)芯片級液體直接冷卻，將室外冷源（水或氟化物）直接注入服務器主板芯片進行冷卻，達成系統(tǒng)去冷機化。CPU散熱由冷卻液通過室內板式換熱器換熱后，可直接利用室外冷卻塔進行散熱，全年及全國絕大部分區(qū)域內均可進行自然冷卻，實現(xiàn)超低PUE。在規(guī)模投入2021年京東11.11的數(shù)據(jù)中心，借助液冷技術可以實現(xiàn)全年運行PUE低于1.1，基礎設施能耗節(jié)省可達30%，對應碳排放總量減少10%以上。
16、中國電信中部智算中心項目— 湖北 | 浸沒式
中國電信中部智算中心建在位于武漢東湖高新區(qū)的中國電信中部大數(shù)據(jù)中心（武昌基地）。據(jù)了解，中部智算中心一期項目液冷機房，該項目可提供200P的算力，相當于20萬個1TB移動硬盤的數(shù)據(jù)在1秒內即可處理完畢。該項目首次采用基于國產AI基礎軟硬件平臺的方案架構，實現(xiàn)算、存、網、電、熱整體設計。通過獨特的嵌入式液冷單元，盲插總線架構，實現(xiàn)液冷到芯片，液冷到服務器，液冷到機柜，全場景PUE≤1.15.在達到業(yè)內一流綠色節(jié)能環(huán)保水平的同時，可支持部署萬億參數(shù)大模型。
隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等技術的不斷進步，數(shù)據(jù)中心對于算力和能效的需求將進一步提升，液冷技術的應用潛力將更加凸顯。為了促進液冷技術在中國數(shù)據(jù)中心領域的廣泛應用，行業(yè)需要加大技術研發(fā)和創(chuàng)新力度，降低應用成本，同時加強市場教育和推廣，提升液冷技術的認知度和接受度。
雖然液冷技術在中國數(shù)據(jù)中心的應用還面臨一系列挑戰(zhàn)，但隨著技術的不斷成熟和市場的逐步開拓，液冷技術有望在未來成為中國乃至全球數(shù)據(jù)中心散熱解決方案的重要選擇。
