熱浪滾滾，噪聲隆隆，仿佛過火焰山般地煎熬，恐怕是很多進過機房的朋友共同的感受。如今，這樣的局面正逐步得到改善。
在南京濱江中興通訊的智能制造基地里，機房的幾排服務器和通信設備正在高效有序的運轉。然而，身處房間的人們卻絲毫感受不到炎熱與嘈雜。
設備機柜中投射的點點藍光，宛如沁人心脾的海水，詮釋著其中的奧秘。這個名為全液冷數據中心的場所，就是中興打造的通過液體環流實現降溫的新一代數據中心。
PUE指標日趨嚴格，機房建設面臨新挑戰
若干年前，當數據作為一種新型生產要素被寫入中央文件，數字化與實體產業融合的浪潮便開始席卷神州，為我國經濟的蓬勃發展注入了強大的生命力。近日，國務院新聞辦公室發布的白皮書顯示，2021年我國數字經濟規模達45.5萬億元，總量已居世界第二位。
隨著海量數據以生產要素的形態，向社會經濟領域滲透，各行各業對算力的需求正快速增長。數據中心作為可提供數據存儲、處理、流通的算力基礎設施，也迎來了大規模建設的發展機遇。
據中國通信院數據，按照標準機架2.5kW統計，預計2022年我國數據中心機架規模將達到670萬架，近五年復合年均增長率超過30%。
今年初開始，國家層面又陸續提出了“東數西算”全國一體化數據中心建設、全國一體化政務大數據體系建設、全民健康信息平臺支撐保障體系建設等一系列數字化發展要求，有望進一步加速全國數據中心的建設。
不過，數據中心在加速建設的同時，也面臨著高能耗的問題。
工信部數據顯示，2021年我國數據中心耗電量為2,166億kWh，占社會總耗電量的2.6%，這其中除了設備自身的運行外，最大的用電來自于機房的散熱系統。根據一些機構統計，傳統數據中心用于散熱的能耗占比，甚至能超過整個數據中心的40%。
從國家層面來看，散熱能耗占比過高的傳統數據中心，顯然不符合“雙碳”目標的實現以及社會節能減排的大趨勢。
2021年7月，工信部印發《新型數據中心發展三年行動計劃（2021—2023年）》，針對數據中心耗能大的特點，要求新建數據中心能效水平穩步提升、PUE逐步降低，可再生能源利用率逐步提高。東數西算政策要求東部城市數據中心樞紐節點PUE在1.25以下，西部城市數據中心樞紐節點PUE在1.2以下。
為達到國家對新建數據中心的能耗要求，如何減少機房的散熱能耗，便成了各方急需解決的問題。
節能效果提升明顯，液冷系統逐漸流行
目前，傳統數據中心的散熱方式，主要通過風冷手段進行，即以空氣作為冷媒帶走熱量。這就需要配備大量的機房空調和風機，不僅能耗高，還會帶來較大的噪聲污染。根據CDCC的報告，傳統風冷數據中心的PUE僅能做到1.5-1.8，與國家要求的指標還有較大差距。
而且隨著算力設備功率的提升，以及社會對高密度、超高密度數據中心需求的增長，風冷降溫的手段正日漸式微。
作為近年來新出現的散熱手段，液冷技術使用各類液體充當冷媒，與設備的發熱部件進行熱交換，能為數據中心帶來更高效的降溫體驗，采用自然冷卻無需機械輔助制冷，可有效降低散熱系統的能耗，大幅提升設備運行的溫控效率。
據中銀證券測算，以單機房為例，假設200臺服務器總功率為192kW，液冷方案比傳統風冷方案可省電30%，雖然新投入的液冷建設成本有所提升，但整體節約的運行成本隨著使用年限的增長逐步增加，三年和五年的項目成本，液冷較風冷可減少7%和12%。
傳統的風冷方式可以滿足10kW/機柜以內的數據中心散熱需求，但當功率密度繼續升高，30kW/機柜是風冷散熱能力的極限，而液冷方式可滿足最高200kW/機柜的數據中心散熱需求。
從行業的技術路線來看，主流的液冷方案有冷板式、浸沒式液冷兩種，前者主要是通過在熱源上覆蓋水冷板，依靠流經冷板的液體將熱量帶走；后者則是將熱源直接浸沒在冷卻液中，通過冷卻液循環帶走熱量。
盡管從效果來看，直接接觸液體可以更有效的利用液體的比熱容，但考慮到技術成熟度、可靠性、技術通用性、結構顛覆性等多方面因素，當前液冷數據中心以冷板式液冷占據主流地位。
中興一體化液冷方案，實現機房場景全覆蓋
作為ICT賽道的重度玩家，中興通訊在液冷技術領域有著豐富的技術積累和應用。目前，公司主攻冷板式液冷，已完成單板級、插箱級、機柜級、機房級四個不同維度的液冷技術突破。
在近期召開的2022數據中心工程標準化建設年度論壇上，中興通訊將自身在液冷技術方面的實踐進行了商業化的方案包裝推向市場，一經推出便收獲了“數據中心科技成果獎”。這意味著公司濱江基地清涼機房的場景，有望在千行百業得到復制。
據公司的液冷技術白皮書介紹，中興通訊本次推出的ICT液冷一體化解決方案，可實現DC液冷數據中心機房、IT液冷服務器設備、CT液冷路由交換設備的一體化集成開發、交付，有效實現節能降本。
以公司建設的單機柜設計總功率密度20kW的數據中心為例，其中液冷散熱比例70%，熱管背板散熱比例30%，水冷背板與冷板式液冷系統共用外部冷卻水塔冷源，實測數據中心PUE值可小于1.15。指標數據完全滿足國家級數據中心建設標準。
實際上，為確保能給客戶提供更節能、更可靠、更省錢和更快速的液冷數據中心建設方案。中興通訊在方案的細節設計上，下了不少功夫。
例如，系統層面，公司將液冷系統與ICT設備控制聯動，通過AI實時調控運行參數保持最低運行能耗，并對系統進行全面監控，做出異常情況的提前預判、及時警告和處理。交付層面，公司則提供了產品及機房級的標準化和模塊化設計，最大程度促進組件共用和控制優化，實現低成本、高效率的建設。
此外，由于數據中心實際建設中，液冷系統主要解決IT設備CPU、GPU、內存等主要發熱元件產生的熱量（60%-80%），IT設備內剩余的發熱量（20%-40%）仍需要通過空調系統解決。
為適配不同的應用場景和客戶需求，中興通訊的方案中，還提供了間接蒸發冷卻空調、氟泵雙循環空調、高效冷凍水系統等多種數據中心新型高能效空調系統解決方案，滿足西部樞紐節點PUE<1.2，東部樞紐節點PUE<1.25的需求。
如今，“東數西算”戰略工程、一體化政務大數據體系建設等需求不斷，作為算力基礎設施的數據中心規模將不斷擴大。在國家“雙碳”目標以及自上而下節能減排的要求下，散熱方面優勢明顯的“液冷時代”即將到來，或有望給像中興一樣的行業玩家帶來新的機會。
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