中國儲能網(wǎng)訊：液冷數(shù)據(jù)中心市場巨大
液冷是指使用液體取代空氣作為冷媒,為發(fā)熱部件進(jìn)行換熱,帶走熱量的技術(shù)。隨著數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長,密集計算能力需要海量服務(wù)器來支撐,而受限于數(shù)據(jù)中心建設(shè)面積和環(huán)保規(guī)定,增加單機(jī)柜功率密度成為調(diào)和不斷增長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。大量數(shù)據(jù)吞吐和運(yùn)算使得作為人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)“大腦”的數(shù)據(jù)中心面臨著前所未有的能耗和散熱挑戰(zhàn)。在此背景下,應(yīng)用液冷技術(shù)和液冷服務(wù)器等設(shè)備的液冷數(shù)據(jù)中心應(yīng)運(yùn)而生,為數(shù)據(jù)中心的冷卻提供了新的解決思路。液冷技術(shù)的高效制冷效果有效地提升了服務(wù)器的使用效率和穩(wěn)定性,使數(shù)據(jù)中心單位空間能夠容納更多服務(wù)器,提高了數(shù)據(jù)中心整體運(yùn)營效率。此外,液冷技術(shù)還助力了節(jié)能降噪和余熱利用,創(chuàng)造了更多經(jīng)濟(jì)價值。液冷的應(yīng)用前景廣闊,據(jù)賽迪顧問估算,2025年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模將超千億元。
1 液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展背景
數(shù)據(jù)中心是指按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),為集中存放的具備計算能力、存儲能力、信息交互能力的IT應(yīng)用系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠運(yùn)行環(huán)境的場所。數(shù)據(jù)中心的構(gòu)成包括建筑、溫控設(shè)備(室內(nèi)空調(diào)和液冷設(shè)備、濕度調(diào)節(jié)設(shè)備等)、IT設(shè)備(服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,相關(guān)管理軟件和應(yīng)用軟件)、供配電設(shè)備(UPS、HVDC、發(fā)電機(jī)、配電柜、電池和機(jī)柜配電單元等),以及其他消耗電能設(shè)備(照明設(shè)備、傳感器等相關(guān)數(shù)據(jù)中心建筑管理系統(tǒng))。
01、數(shù)據(jù)價值越發(fā)顯著,推動
數(shù)據(jù)中心市場迅猛發(fā)展隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)的蓬勃發(fā)展,以及數(shù)字中國和大數(shù)據(jù)等國家戰(zhàn)略的落地,經(jīng)濟(jì)社會運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將快速擴(kuò)張。存儲企業(yè)Seagate估算顯示:2019年全球數(shù)據(jù)總量為41ZB,到2025年這一數(shù)值將達(dá)到175ZB,增長接近4倍。5G全面商用的開啟,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、大數(shù)據(jù)和人工智能等新應(yīng)用的落地,超高清視頻和VR/AR等大流量應(yīng)用的發(fā)展,以及互聯(lián)網(wǎng)廠商和云服務(wù)商開展業(yè)務(wù)所必須的冗余服務(wù)器資源投入,將產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)的存儲和計算需求,從而推升數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求。因此數(shù)據(jù)作為繼勞動力、資本、土地的又一重要生產(chǎn)要素,其地位將越發(fā)顯著,而數(shù)據(jù)中心是挖掘數(shù)據(jù)價值的引擎,市場將持續(xù)火熱。
02、全球數(shù)據(jù)中心總數(shù)下降,超大型數(shù)據(jù)中心成熱門
賽迪顧問研究顯示,全球數(shù)據(jù)中心總量緩步下降,從2016年的45萬座逐步下降到2019年的2.9萬座,其中小微型數(shù)據(jù)中心數(shù)量下降顯著,大型和超大型數(shù)據(jù)中心數(shù)量持續(xù)增加。與此同時,全球數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模不斷擴(kuò)大,從2016年的488.9萬架增長至為495.4萬架,其中超大型數(shù)據(jù)中心的機(jī)架數(shù)量增長迅速,賽迪顧問估算,2020年超大型數(shù)據(jù)中心服務(wù)器占比將升至50%以上,提供了全球65%的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,55%的數(shù)據(jù)存儲量,處理了50%的數(shù)據(jù)流量。
截至2019年底,全球超大型數(shù)據(jù)中心數(shù)量增加到509座,是2013年初以來的三倍,其中美國超大型數(shù)據(jù)中心占比接近40.1%,中國占比10.2%,日本占比7.0%,英國、德國和澳大利亞合計占比15.0%左右。此外,仍有151座超大型數(shù)據(jù)中心正在建設(shè)或者在規(guī)劃中。
03、中國數(shù)據(jù)中心數(shù)量平穩(wěn)增長,區(qū)域布局漸趨合理
數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施,規(guī)模增長迅速。從全國來看,截至2019年底,全國在用數(shù)據(jù)中心規(guī)模約265.8萬架,同比增長28.6%。在建數(shù)據(jù)中心規(guī)模約185.0萬架,同比增長30.0%。
我國數(shù)據(jù)中心布局漸趨完善,新建數(shù)據(jù)中心,尤其是大型、超大型數(shù)據(jù)中心逐漸向中西部以及北上廣深周邊城市轉(zhuǎn)移。北上廣深等一線城市的數(shù)據(jù)中心資源增速放緩,周邊地區(qū)新建數(shù)據(jù)中心快速增長。中西部地區(qū)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)維不斷完善,業(yè)務(wù)定位逐步清晰,冷存儲業(yè)務(wù)、離線計算業(yè)務(wù)批量上線,數(shù)據(jù)中心利用率不斷提高。
2019年中西部數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施投資之和占全國的34.0%,呈現(xiàn)出與東部數(shù)據(jù)中心協(xié)同發(fā)展的新態(tài)勢。
04、新基建助推中國數(shù)據(jù)中心建設(shè),綠色化成必然趨勢
2020年3月,中共中央政治局常務(wù)委員會提出了加快數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的要求。新型基礎(chǔ)設(shè)施(下文簡稱新基建),是指以新發(fā)展理念為引領(lǐng),以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動,以數(shù)據(jù)為核心,以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),面向高質(zhì)量發(fā)展需要,提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系。數(shù)據(jù)中心作為基于新一代信息技術(shù)演化生成的基礎(chǔ)設(shè)施,是算力基礎(chǔ)設(shè)施的典型代表。在中央新基建政策的要求下,各地紛紛出臺支持?jǐn)?shù)據(jù)中心發(fā)展的規(guī)劃舉措,促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。
05、液冷技術(shù)在高功率密度的數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域優(yōu)勢顯著
液冷技術(shù)的高效制冷效果有效提升了服務(wù)器的使用效率和穩(wěn)定性。液體傳導(dǎo)熱能效果更好,是空氣的25倍,溫度傳效果更快、更優(yōu),能夠?qū)崿F(xiàn)IT設(shè)備高效制冷。同時,由于液體的比熱容大,在吸收大量的熱量后自身溫度不會產(chǎn)生明顯的變化,故而能夠穩(wěn)定CPU溫度。即使服務(wù)器遇到突發(fā)操作,運(yùn)行功率激增也不會引起CPU內(nèi)部溫度產(chǎn)生大幅度升高,保障CPU在一定范圍內(nèi)進(jìn)行超頻工作不會出現(xiàn)過熱故障。
應(yīng)用液冷技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心節(jié)能、降噪。首先,液冷數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心相比,去掉了空調(diào)系統(tǒng)以及對應(yīng)的風(fēng)冷基礎(chǔ)設(shè)施,只是增加了循環(huán)泵。能夠節(jié)省建設(shè)成本。
其次,與風(fēng)冷系統(tǒng)相比,液冷數(shù)據(jù)中心能節(jié)省約30%能源,有效降低能源消耗比,可以將PUE降到1.05,實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心的要求。最后,在相同散熱條件下,液冷系統(tǒng)所使用的泵和冷卻液系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比噪聲更小,可達(dá)到“靜音機(jī)房”的效果。
應(yīng)用液冷技術(shù)有助于提高數(shù)據(jù)中心單位空間的服務(wù)器密度,大幅提升數(shù)據(jù)中心運(yùn)算效率。液冷數(shù)據(jù)中心雖然增加了泵和冷卻液系統(tǒng),但是省卻空調(diào)系統(tǒng)和相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),節(jié)省了大量空間,可以容納更多的服務(wù)器。且液冷技術(shù)冷卻能力優(yōu)良,足以應(yīng)對高功率密度數(shù)據(jù)中心的冷卻工作,因此液冷數(shù)據(jù)中心可以配置高密度的服務(wù)器,從而得到更高的運(yùn)算效率。
液體冷卻服務(wù)器能夠無視海拔和地域等環(huán)境影響。數(shù)據(jù)中心是一個電子設(shè)備密集型的場所,影響數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行有很多因素,其中海拔高度是很少被提及,但對數(shù)據(jù)中心影響很大的因素。海拔越高的地區(qū),大氣壓或空氣密度越低,導(dǎo)致空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)降低,空氣散熱能力下降。對于風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心,由于散熱能力下降,溫升增高。因此,為了保證數(shù)據(jù)中心的散熱效率,空調(diào)系統(tǒng)的溫度需要調(diào)低,造成更多能量的損耗。相比空氣而言,液體比熱容不受海拔與氣壓影響較低,因此液冷數(shù)據(jù)中心的散熱效率與低海拔地區(qū)相比無差距,仍可以保持較高的散熱效率,保證數(shù)據(jù)中心在高海拔地區(qū)的運(yùn)行效率和性能。
液冷數(shù)據(jù)中心余熱可以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值。數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備在24小時內(nèi)不間斷運(yùn)行并散發(fā)巨大的熱能。若這些熱量直接排放到大氣中,對環(huán)境而言是一種能源浪費(fèi)。液冷數(shù)據(jù)中心熱量是以液體為載體,可以直接通過熱交換接入樓宇采暖系統(tǒng)和供水系統(tǒng),滿足附近居民的供暖,溫水供應(yīng)等需求。不僅節(jié)省了能源,也為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造了附加價值。
2 液冷技術(shù)發(fā)展概況
液冷是指使用液體取代空氣作為冷媒,為發(fā)熱部件進(jìn)行換熱,帶走熱量的技術(shù)。而液冷服務(wù)器是指將液體注入服務(wù)器,通過冷熱交換帶走服務(wù)器的散熱的一種服務(wù)器。與傳統(tǒng)風(fēng)冷服務(wù)器相比,液冷服務(wù)器的熱量導(dǎo)出方式不同。
一般來說，行業(yè)將液冷分為直接冷卻和間接冷卻。目前直接冷卻以浸沒式液冷技術(shù)為主，又可分為相變和非相變2種。間接冷卻以冷板式液冷技術(shù)為主。
01、液冷技術(shù)路線詳解
浸沒式液冷技術(shù)是一種以液體作為傳熱介質(zhì),發(fā)熱器件浸沒于液體中,通過直接接觸進(jìn)行熱交換的冷卻技術(shù)。整個浸沒式液冷系統(tǒng)可分為兩部分:室內(nèi)側(cè)循環(huán)和室外側(cè)循環(huán)。以相變浸沒式液冷為例,詳細(xì)運(yùn)行方式詳見浸沒式液冷技術(shù)原理圖。
在室內(nèi)側(cè)循環(huán)過程中,冷卻液在密閉腔體中與發(fā)熱器件進(jìn)行熱交換,冷卻液吸收發(fā)熱器件熱量升溫、沸騰形成冷卻液氣體。冷卻液氣體在液冷換熱模塊(CDM)中與室外側(cè)低溫水進(jìn)行熱交換,經(jīng)過冷凝和降溫兩個過程成為低溫冷卻液,重新輸入到密閉腔體中,形成循環(huán)。相變浸沒式液冷室內(nèi)側(cè)循環(huán)中熱量轉(zhuǎn)移主要是通過冷卻液的相變實(shí)現(xiàn)的。
在室外側(cè)循環(huán)中,低溫水在液冷換熱模塊中吸收氣態(tài)冷卻液攜帶的大量熱量變?yōu)楦邷厮?由循環(huán)水泵輸入到室外冷卻塔。在冷卻塔中,高溫水與大氣進(jìn)行熱交換,釋放熱量,變成低溫水再由室外側(cè)進(jìn)水泵輸送進(jìn)CDM中與氣態(tài)冷卻液進(jìn)行熱交換,完成室外側(cè)循環(huán)。在室外側(cè)循環(huán)中熱量轉(zhuǎn)移主要是通過水溫的升降實(shí)現(xiàn)的。
冷板式液冷技術(shù)是銅、鋁等導(dǎo)熱性較好的金屬構(gòu)成的冷板散熱器將發(fā)熱元器件的熱量傳導(dǎo)給散熱器中的冷卻液體,將熱量帶走的冷卻方式。整個冷板式液冷系統(tǒng)可分為兩部分:一次側(cè)循環(huán)(室外)和二次側(cè)循環(huán)(室內(nèi))。
室內(nèi)側(cè)循環(huán)中,冷卻液經(jīng)由循環(huán)泵輸入服務(wù)器中冷板式散熱器中。散熱器中的冷卻液通過熱交換,吸收由冷板傳導(dǎo)過來的發(fā)熱器件產(chǎn)生的熱量,變成高溫冷卻液。高溫冷卻液被輸送到冷卻模塊中,與室外側(cè)的冷水進(jìn)行熱交換,將熱量傳遞給室外側(cè)的低溫水,從而變成低溫冷卻液再次被循環(huán)泵輸送到服務(wù)器冷板散熱器中,形成循環(huán)。在二次側(cè)循環(huán)中熱量轉(zhuǎn)移主要是通過冷卻液溫度的升降實(shí)現(xiàn)的。
室外側(cè)循環(huán)中,低溫水在冷卻模塊中吸收冷卻液攜帶熱量的升溫形成高溫水,被水泵輸送到室外冷卻塔中。高溫水在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換,釋放吸收的熱量,形成低溫水。低溫水再次被水泵輸送進(jìn)冷卻模塊中與冷卻液進(jìn)行熱交換,形成室外側(cè)循環(huán)。在一次側(cè)循環(huán)中熱量轉(zhuǎn)移主要是通過水溫的升降實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本次研究對數(shù)據(jù)中心相關(guān)企業(yè)的調(diào)研結(jié)果,相比傳統(tǒng)風(fēng)冷,冷板式、浸沒非相變和浸沒相變冷卻效果更好。除了初期投入成本和承重要求外,液冷表現(xiàn)均優(yōu)于傳統(tǒng)風(fēng)冷。
02、液冷數(shù)據(jù)中心典型應(yīng)用
中科曙光硅立方液體相變冷卻計算機(jī)。硅立方液體相變冷卻計算機(jī)突破了傳統(tǒng)的冷卻方式,采用浸沒式相變液冷,將服務(wù)器芯片、主板在內(nèi)的所有計算部件浸沒于液態(tài)冷媒中,實(shí)現(xiàn)了高效散熱,同時硅立方一個機(jī)柜功率密度可達(dá)到160kW,是傳統(tǒng)風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心的4～5倍,能效比提升了30%,PUE值低至1.04,截至2020年12月,硅立方已在北京、南京、山西、甘肅、合肥等多地建設(shè)應(yīng)用,促進(jìn)了區(qū)域的科技研發(fā)、產(chǎn)業(yè)集聚、轉(zhuǎn)型升級與創(chuàng)新發(fā)展。
阿里巴巴浙江云計算仁和數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心位于余杭錢江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),作為全中國首座綠色等級達(dá)5A的液冷數(shù)據(jù)中心,仁和液冷數(shù)據(jù)中心采用了服務(wù)器全浸沒液冷等多項節(jié)能技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計與建造,PUE值低至1.09,也印證了仁和液冷數(shù)據(jù)中心領(lǐng)先的能效及綠色節(jié)能水平。阿里巴巴浙江云計算仁和數(shù)據(jù)中心的落成,不僅為杭州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供強(qiáng)大的動力,也將為液冷技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。馬來西亞氣象局液冷系統(tǒng)。馬來西亞氣象局?jǐn)?shù)據(jù)中心為更好地捕捉局部強(qiáng)對流天氣,三維播報共增加了27倍算力需求。在傳統(tǒng)的風(fēng)冷不能滿足的情況下,該數(shù)據(jù)中心配置了聯(lián)想的冷板式液冷設(shè)備,水被送入服務(wù)器冷板,在組件周圍循環(huán),然后吸收熱量離開冷板,進(jìn)入冷源實(shí)現(xiàn)冷卻。據(jù)測算,馬來西亞氣象局應(yīng)用液冷系統(tǒng)后,散熱效果高達(dá)90%,有力地支持了氣象預(yù)測的精度提升。
03、液冷數(shù)據(jù)中心引發(fā)技術(shù)變革
液冷技術(shù)改變數(shù)據(jù)中心的設(shè)計。由于液冷技術(shù)采用冷卻液和工作流體對發(fā)熱設(shè)備和器件進(jìn)行降溫,因此無需數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的制冷冷機(jī)和末端空調(diào),也無需服務(wù)器風(fēng)扇,利用液體代替空氣,提高了散熱效率。
液冷技術(shù)改變數(shù)據(jù)中心的選址。通過對中國液冷數(shù)據(jù)中心相關(guān)企業(yè)和專家的走訪調(diào)研,本研究得出結(jié)論,中國數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)風(fēng)冷和新興液冷的溫控方式將長期并存,并且由于液冷不必為PUE和運(yùn)營成本而優(yōu)選寒冷氣象區(qū),可完全跟隨業(yè)務(wù)需求新建或者改擴(kuò)建,發(fā)展?jié)摿Ω蟆?emsp;
液冷技術(shù)改變數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。在業(yè)務(wù)需求相同的情況下,新建數(shù)據(jù)中心由于限制最少和政策支持,最適宜應(yīng)用液冷方案。擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心需要選定適當(dāng)比例的空間兼容液冷,提升整體運(yùn)行效率。改建數(shù)據(jù)中心則需根據(jù)機(jī)房樓板承重,視實(shí)際情況進(jìn)行機(jī)房的加固,為液冷留出適度裕量。
液冷技術(shù)改變數(shù)據(jù)中心的交付。液冷數(shù)據(jù)中心的交付要充分考慮設(shè)備冷卻液的品質(zhì):除了傳熱效率等液體性質(zhì)的評估要達(dá)標(biāo),還需要符合我國相關(guān)消防規(guī)范及地方標(biāo)準(zhǔn),以及設(shè)備需采用PTFE或其他抗腐蝕性更強(qiáng)的材料,對于管道、線材、電源模塊、閥件等密封材料與冷卻液的兼容性有較高要求。
液冷技術(shù)改變數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維。液冷數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維周期一般為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的3到5倍,并且去除了風(fēng)扇的噪聲,工作環(huán)境對運(yùn)維人員更為友好。
04、中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展特點(diǎn)
可靠性增強(qiáng),中國液冷數(shù)據(jù)中心普及速度加快。近年來,綠色逐漸成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的主題。數(shù)據(jù)中心的能耗要求越來越嚴(yán)格,而液冷技術(shù)能有效降低數(shù)據(jù)中心PUE,因此液冷數(shù)據(jù)中心迎來發(fā)展風(fēng)口。目前液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展的最大爭議就是其可靠性,諸如電子器件長時間浸沒在浸沒液里是否會出現(xiàn)腐蝕情況,是否會影響器件功能和使用壽命,液冷管道的安全性如何保證等。從目前液冷領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)展和應(yīng)用普及情況來看,數(shù)據(jù)中心的電子器件的材料與冷卻液兼容性會更優(yōu)良,功能性會大大增強(qiáng),使用壽命也會延長。得益于此,中國液冷數(shù)據(jù)中心加快普及,在提升能效方面貢獻(xiàn)更多力量。
生態(tài)系統(tǒng)完善,中國液冷數(shù)據(jù)中心向高效率演變。液冷數(shù)據(jù)中心并不是一套簡單的設(shè)備,而是全備的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。隨著一系列液冷設(shè)備及其配套產(chǎn)品的迭代發(fā)展,液冷生態(tài)系統(tǒng)將逐步完善。不僅如此,作為液冷生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的主要保障,監(jiān)控與運(yùn)維設(shè)備也在不斷發(fā)展。AI技術(shù)的融入將加快智能運(yùn)維取代人力運(yùn)維的進(jìn)程,從而實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜的液冷生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控,對故障進(jìn)行準(zhǔn)確的把控,提高數(shù)據(jù)中心運(yùn)行和運(yùn)維效率。
風(fēng)液融合成為新趨勢,中國液冷數(shù)據(jù)中心賦能各行業(yè)發(fā)展。未來數(shù)據(jù)中心溫控市場將出現(xiàn)“風(fēng)冷+液冷”融合發(fā)展的新格局。風(fēng)冷技術(shù)不會被液冷完全取代,而是針對客戶的不同需求,選擇不同的數(shù)據(jù)中心制冷方案。對于部署了較低單機(jī)柜功率的數(shù)據(jù)中心,客戶依然會選擇風(fēng)冷的制冷方式。而針對超算、能源勘測等高密度大規(guī)模計算需求,綜合考慮成本因素,靈活地選擇冷板和浸沒的混合液冷和部分功耗大的部件和設(shè)備改用液冷的解決方案也將成
為熱門?？偠灾?液冷將與風(fēng)冷配合,助力行業(yè)發(fā)展。
3、 中國液冷數(shù)據(jù)中心市場研究
01、中國液冷數(shù)據(jù)中心市場整體規(guī)模
本研究中,液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模的測算思路是對傳統(tǒng)市場進(jìn)行替代,包括風(fēng)冷的機(jī)房空調(diào)市場、服務(wù)器市場以及數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施(機(jī)柜、CDU、冷卻塔等)市場,并通過對企業(yè)負(fù)責(zé)人和專家調(diào)研,得到液冷數(shù)據(jù)中心市場的替代比例和增長速度。傳統(tǒng)市場數(shù)據(jù)來源為賽迪顧問歷年年度市場報告,液冷的替代比例及增長速度是2020年10月對華為、阿里巴巴和中科曙光等中國液冷數(shù)據(jù)中心主流廠商,以及部委直屬科研單位的液冷專家調(diào)研結(jié)果總結(jié)。
一種測算方式是將調(diào)研得來的液冷數(shù)據(jù)中心的替代比例加權(quán)平均,乘以歷年傳統(tǒng)市場規(guī)模預(yù)測值。另一種測算方式是先由2019年中國傳統(tǒng)市場規(guī)模的替代得到當(dāng)年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模的初始值。從2019年到2025年,上述2種測算方式得到的結(jié)果如圖所示。
02、干冷板式和浸沒式液冷
數(shù)據(jù)中心規(guī)模本研究對干冷板式和浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心供應(yīng)商進(jìn)行了調(diào)研,基于調(diào)研結(jié)果對未來5年中國兩類液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展趨勢進(jìn)行分析,得出的結(jié)論如下:保守來看,2025年中國冷板式液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模將達(dá)到757.1億元,浸沒式為526.1億元;樂觀來看,2025年中國冷板式液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模將達(dá)到784.9億元,浸沒式為545.4億元;浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心憑借其優(yōu)良的制冷效果,市場份額增速較快。
本次研究調(diào)研了互聯(lián)網(wǎng)、金融、電信、能源、生物、醫(yī)療和政府部門等液冷數(shù)據(jù)中心應(yīng)用前景較好的行業(yè),通過與業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人的交流,得到上述行業(yè)對液冷未來應(yīng)用結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)。調(diào)研結(jié)果顯示,2019年液冷數(shù)據(jù)中心主要應(yīng)用在以超算為代表的應(yīng)用當(dāng)中,隨著互聯(lián)網(wǎng)、金融和電信行業(yè)業(yè)務(wù)量的快速增長,上述行業(yè)對數(shù)據(jù)中心液冷的需求量將會持續(xù)加大。預(yù)計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%。
本研究中對中國主要的液冷數(shù)據(jù)中心廠商進(jìn)行研究,通過對其在2020年液冷數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品營收、類型、銷量、市場占有率、客戶反饋等市場地位維度,以及技術(shù)專利、標(biāo)準(zhǔn)制定、創(chuàng)新人才、潛在客戶等發(fā)展能力維度的綜合考量,得到競爭力矩陣圖。
其中中科曙光、華為、阿里和聯(lián)想位于中國液冷數(shù)據(jù)中心市場領(lǐng)導(dǎo)者位置,廣東合一、浪潮位于挑戰(zhàn)者位置,戴爾中國、維諦技術(shù)和英維克位于跟隨者位置,IBM中國位于可期待者位置。
4 中國液冷數(shù)據(jù)中心市場發(fā)展建議
01、加快多技術(shù)融合,持續(xù)壯大液冷數(shù)據(jù)中心市場
液冷數(shù)據(jù)中心的發(fā)展不僅會縱向滲透到不同行業(yè),也會橫向與人工智能、邊緣計算和5G其他技術(shù)相結(jié)合,支持其他技術(shù)落地的同時,也在實(shí)際應(yīng)用中取得更好的發(fā)展。如邊緣計算應(yīng)用液冷后,不會像傳統(tǒng)風(fēng)冷一樣占據(jù)空間,能夠在更小空間提供更多計算能力,同時邊緣計算場景也加快了液冷數(shù)據(jù)中心向高密度部署和模塊化交付的升級。因此應(yīng)當(dāng)積極推動液冷與新興技術(shù)的碰撞,實(shí)現(xiàn)算力的更高效率、設(shè)備的更高功率和解決更多散熱難題。
02、制定完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范液冷數(shù)據(jù)中心市場發(fā)展
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的缺失極大地限制了液冷數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。盡管近年來部分企業(yè)和協(xié)會推出了部分液冷細(xì)分領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn),但是液冷產(chǎn)品的質(zhì)量和規(guī)格仍然參差不齊,液冷廠商處于各位為戰(zhàn)的狀態(tài)。因此,需要制定科學(xué)且完備液冷行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),對發(fā)熱設(shè)備和器件、冷卻液體、液冷設(shè)備及運(yùn)維等各個方面進(jìn)行統(tǒng)一的要求,以此提高行業(yè)共識度,促進(jìn)廠商之間的技術(shù)交流和對話,規(guī)范液冷市場健康發(fā)展。
03、重視余熱利用,提高液冷數(shù)據(jù)中心利用效率
液冷數(shù)據(jù)中心對于冷卻液的循環(huán)控制使得余熱的高效利用成為可能。數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生了大量的熱,而為了處理這些熱量,冷卻系統(tǒng)需要利用室外冷源實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞,一定程度上構(gòu)成了資源的冗余和浪費(fèi)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心對于余熱的利用效率不高,液冷數(shù)據(jù)中心架構(gòu)上設(shè)置了冷卻液回流機(jī)制,利用該機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)對供暖等生產(chǎn)生活用水的加熱,大大提升數(shù)據(jù)中心的使用效率,提高營收水平。另外,余熱利用在PUE計算中減少了制冷系統(tǒng)的散熱負(fù)荷,能夠有效降低PUE值。因此液冷行業(yè)應(yīng)當(dāng)重視余熱的利用,實(shí)現(xiàn)效益和能耗的“雙贏”。
