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中国液冷数据中心发展白皮书赛迪顾问股份有限公司CCID Consulting Co., Ltd. 2020年12月 前言液冷是指使用液体取代空气作为冷媒，为发热部件进行换热，带走热量的技术。随着数据量的爆发式增长，大量的计算能力需要海量服务器来支撑，而受限于数据中心建设面积和环保规定，增加单机柜功率密度成为调和不断增长的算力需求和有限的数据中心承载能力的关键解决方案。大量数据吞吐和运算使得作为人工智能、大数据等新兴技术“大脑”的数据中心面临着前所未有的能耗和散热挑战。在此背景下，应用液冷技术和液冷服务器等设备的液冷数据中心应运而生，为数据中心的冷却提供了新的解决思路。 液冷技术的高效制冷效果有效提升了服务器的使用效率和稳定性，同时使数据中心在单位空间布置更多的服务器，提高数据中心运算效率，兼具节能降噪的优势，余热利用也可以创造更多经济价值。液冷的应用前景广阔，根据赛迪顾问估算，2025年中国液冷数据中心市场规模将超千亿元 。赛迪顾问股份有限公司电子信息产业研究中心通过对液冷厂商和专家的调研，特别是2020年10月以来对中科曙光、华为、阿里巴巴等中国液冷数据中心主流厂商的访谈，对中国液冷数据中心的全貌进行了描摹，并且与部委直属科研单位的液冷专家进行了交叉验证，在此基础上形成了中国液冷数据中心发展白皮书。 由于白皮书编写时间有限，不当之处在所难免，恳请读者批评指正。 一、液冷数据中心发展背景 数据价值越发显著，推动数据中心市场迅猛发展 全球数据中心总数下降，超大型数据中心成热门 中国数据中心数量和规模平稳增长，区域布局渐趋合理 新基建助推中国数据中心建设，绿色化成必然趋势 单机柜功率密度快速增加呼唤数据中心的散热“革命” 数 据 中 心 使 用 的 主 要 设 备 ： 包 括 IT设 备 、 制 冷 设 备 和 供 配 电 系 统 数 据 来 源 ： 赛 迪 顾 问 ， 2020 数据价值越发显著，推动数据中心市场迅猛发展 随 着 移 动 互 联 网 、 云 计 算 、 大 数 据 的 蓬 勃 发 展 ， 以 及 数 字 中 国 和 大 数 据等 国 家 战 略 的 落 地 ， 经 济 社 会 运 行 产 生 的 数 据 量 将 快 速 扩 张 。 为 应 对 数 据 价值 洪 流 ， 数 据 中 心 发 展 迅 速 。 数 据 中 心 是 指 按 照 统 一 标 准 建 设 ， 为 集 中 存 放的 具 备 计 算 能 力 、 存 储 能 力 、 信 息 交 互 能 力 的 IT应 用 系 统 提 供 稳 定 、 可 靠 运行 环 境 的 场 所 。存 储 企 业 Seagate估 算 显 示 ： 2019年 全 球 数 据 总 量 为 41ZB， 到 2025年 这 一数 值 将 达 到 175ZB， 增 长 接 近 4倍 。 5G全 面 商 用 的 开 启 ， 物 联 网 设 备 、 大 数 据和 人 工 智 能 等 新 应 用 的 落 地 ， 超 高 清 视 频 和 VR/AR等 大 流 量 应 用 的 发 展 ， 以及 互 联 网 厂 商 和 云 服 务 商 开 展 业 务 所 必 须 的 冗 余 服 务 器 资 源 投 入 ， 将 产 生 海量 数 据 的 存 储 和 计 算 需 求 ， 从 而 推 升 数 据 中 心 建 设 需 求 。 因 此 数 据 作 为 继 劳动 力 、 资 本 、 土 地 的 又 一 重 要 生 产 要 素 ， 其 地 位 将 越 发 显 著 ， 而 数 据 中 心 是 挖 掘 数 据 价 值 的 引 擎 ， 市 场 将 持 续 火 热 。1 美 国 , 4 0 .1 %中 国 , 1 0 .2 %日 本 , 6 .7 %英 国 , 5 .7 %澳 大 利亚 , 4 .6 %德 国 , 4 .7 %加 拿 大 , 4 .0 %印 度 , 4 .0 %新 加 坡 , 3 .0 % 其 他 , 1 7 .0 % 全球数据中心总数下降，超大型数据中心成热门全 球 数 据 中 心 数 量 和 规 模 4 5 .0 4 4 .4 4 3 .6 4 2 .9 4 2 .24 8 8 .9 4 9 3 .3 4 8 9 .9 4 9 5 .4 4 9 8 .5 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 2 0 2 0 E全 球 数 据 中 心 数 量 （ 万 座 ） 全 球 数 据 中 心 规 模 （ 万 机 架 ）数 据 中 心 规 模 分 类 数据中心规模机架数量界定（单位：个）超大型数据中心10000大型数据中心300010000中型数据中心5003000小型数据中心100500微型数据中心（机房）100 全 球 各 国 超 大 型 数 据 中 心 数 量 占 比 注 ： 以 功 率 2.5kW为 一 个 标 准 机 架 来 进 行 计 算 转 换赛 迪 顾 问 研 究 显 示 ， 全 球 数 据 中 心 总 量 缓 步 下 降 ， 从 2016年 的 45万 座 逐步 下 降 到 2019年 的 42.9万 座 ， 其 中 小 微 型 数 据 中 心 数 量 下 降 显 著 ， 大 型 和 超大 型 数 据 中 心 数 量 持 续 增 加 。 与 此 同 时 ， 全 球 数 据 中 心 规 模 不 断 扩 大 ， 机 架总 数 呈 增 长 态 势 ， 从 2016年 的 488.9万 架 增 长 至 为 495.4万 架 。 超 大 型 数 据 中心 增 长 迅 速 ， 此 外 ， 仍 有 151座 超 大 型 数 据 中 心 正 在 建 设 或 者 在 规 划 中 。 经赛 迪 顾 问 估 算 ， 2020年 超 大 型 数 据 中 心 服 务 器 占 比 将 升 至 50%以 上 ， 将 提 供65%的 数 据 运 算 能 力 ， 55%的 数 据 存 储 量 ， 从 而 处 理 50%数 据 流 量 。数 据 来 源 ： 赛 迪 顾 问 ， 2020.数 据 来 源 ： 赛 迪 顾 问 ， 2020 数 据 来 源 ： 赛 迪 顾 问 ， 20202 北 京 及 周 边21%上 海 及 周 边27%广 深 及 周 边16%中 部 地 区20% 西 部 地 区14% 东 北 地 区2% 35.2 60.6 37.0 40.6 28.6 4.455.4 72.7 41.9 52.3 37.7 5.857.4% 20.0% 13.2% 28.8% 31.8% 31.8%北 京 及 周 边 上 海 及 周 边 广 深 及 周 边 中 部 地 区 西 部 地 区 东 北 地 区2018 年 在 建 机 架 数 （ 万 ） 2019 年 测 算 在 用 机 架 数 （ 万 ） 同 比 增 长 1 6 6 .0 2 0 6 .6 2 6 5 .81 0 7 .0 1 4 2 .3 1 8 5 .02 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9在 用 数 据 中 心 规 模 （ 万 架 ）规 划 在 建 数 据 中 心 规 模 （ 万 架 ） 中国数据中心数量和规模平稳增长，区域布局渐趋合理 2018-2019年 分 区 域 数 据 中 心 机 架 数 测 算 2019年 数 据 中 心 基 础 设 施区 域 布 局 情 况 2017-2019年 中 国 在 用 和 在 建数 据 中 心 规 模 数 据 中 心 作 为 数 字 经 济 发 展 的 重 要 基 础 设 施 ， 规 模 增 长 迅 速 。 从 全 国 来看 ， 截 至 2019年 底 ， 全 国 在 用 数 据 中 心 规 模 约 265.8万 架 ， 同 比 增 长 28.6%。在 建 数 据 中 心 规 模 约 185.0万 架 ， 同 比 增 长 30.0%。我 国 数 据 中 心 布 局 渐 趋 完 善 ， 北 上 广 深 等 一 线 城 市 的 数 据 中 心 资 源 增 速放 缓 ， 周 边 地 区 新 建 数 据 中 心 快 速 增 长 。 中 西 部 地 区 数 据 中 心 网 络 、 运 维 不断 完 善 ， 业 务 定 位 逐 步 清 晰 ， 冷 存 储 业 务 、 离 线 计 算 业 务 开 始 上 线 ， 数 据 中心 利 用 率 不 断 提 高 ， 新 建 数 据 中 心 逐 渐 向 中 西 部 以 及 北 上 广 深 周 边 城 市 转 移 。数 据 来 源 ： 赛 迪 顾 问 ， 2020数 据 来 源 ： 赛 迪 顾 问 ， 2020 数 据 来 源 ： 赛 迪 顾 问 ， 2020 3 新基建助推中国数据中心建设，绿色化成必然趋势我 国 部 分 新 基 建 政 策 列 表序号名称发布时间发布单位内容1广东省推进新型基础设施建设三年实施方案（20202022年）2020年11月6日广东省政府办公厅大力发展数据中心等创新性强、应用融合度高的新型基础设施2福建省新型基础设施建设三年行动计划（20202022年）2020年8月14日福建省人民政府统筹布局云计算大数据中心、合理部署边缘计算中心3云南省推进新型基础设施建设实施方案(2020-2022年) 2020年8月4日云南省人民政府构建绿色数据中心高效算力平台 4湖南省“数字新基建”100个标志性项目名单（2020年）2020年8月湖南省工业和信息化厅推进21个大数据中心相关项目5河南省加快推进新型智慧城市建设的指导意见2020年7月15日河南省人民政府加快发展智能制造和智慧园区建设两大应用6深圳市人民政府关于加快推进新型基础设施建设的实施意见（20202025年）2020年7月14日深圳市人民政府前瞻部署算力基础设施。以数据中心为基础支撑，加快构建“边缘计算+智算+超算”多元协同、数智融合的算力体系7武汉市突破性发展数字经济实施方案2020年7月13日武汉市人民政府建设存算一体数据中心。完成城市大脑（一期）建设并运营。建成国家超算武汉中心，新布局一批AI算力中心。建成长江大数据中心8山西省促进大数据发展应用2020年行动计划2020年7月7日山西省工业和信息化厅推动数据中心高质量发展。研究制定推动数据中心发展的实施意见 9成都市新型基础设施建设行动方案（2020-2022年）2020年7月7日成都市人民政府打造存算一体数据中心2020年 3月 ， 中 共 中 央 政 治 局 常 务 委 员 会 提 出 了 加 快 数 据 中 心 等 新 型 基 础设 施 建 设 的 要 求 。 新 基 建 是 指 以 新 发 展 理 念 为 引 领 ， 以 技 术 创 新 为 驱 动 ， 以数 据 为 核 心 ， 以 信 息 网 络 为 基 础 ， 面 向 高 质 量 发 展 需 要 ， 提 供 数 字 转 型 、 智能 升 级 、 融 合 创 新 等 服 务 的 基 础 设 施 体 系 。 数 据 中 心 作 为 基 于 新 一 代 信 息 技术 演 化 生 成 的 基 础 设 施 ， 是 算 力 基 础 设 施 的 典 型 代 表 ， 数 据 中 心 发 展 迎 来 风口 。 但 数 据 中 心 作 为 新 型 基 础 设 施 中 的 基 础 ， 其 建 设 一 直 被 能 耗 过 大 等 环 境议 题 所 困 扰 ， 秉 持 绿 色 化 发 展 原 则 已 经 成 为 了 全 社 会 的 共 识 。 提 升 数 据 中 心能 效 ， 降 低 PUE已 经 成 为 数 据 中 心 发 展 的 必 然 趋 势 。数 据 来 源 ： 各 省 市 政 府 官 网 ， 赛 迪 顾 问 整 理 ， 20204 6 12 16.5 20.5 25.02 0 0 8 2 0 1 6 2 0 2 0 E 2 0 2 3 E 2 0 2 5 E数 据 中 心 单 机 柜 功 率 （ kW）单机柜功率密度快速增加呼唤数据中心的散热“革命”2008年 以 来 全 球 数 据 中 心 单机 柜 功 率 变 化 情 况 及 预 测 数 据 来 源 ： Colocation America、 赛 迪 顾 问 ， 2020 2019年 中 国 数 据 中 心 能 耗 分 布 IT设备 能耗4 5 %散 热能 耗4 3 % 供 电损 耗1 0 % 其 他2 %数 据 来 源 ： 赛 迪 顾 问 , 2020随 着 数 据 量 的 爆 发 式 增 长 ， 大 量 的 计 算 能 力 需 要 海 量 服 务 器 来 支 撑 ， 而受 限 于 数 据 中 心 建 设 面 积 和 环 保 规 定 ， 增 加 单 机 柜 功 率 密 度 成 为 调 和 不 断 增长 的 算 力 需 求 和 有 限 的 数 据 中 心 承 载 能 力 的 关 键 解 决 方 案 。 根 据 Colocation America发 布 的 数 据 ， 2020年 全 球 数 据 中 心 单 机 柜 平 均 功 率 将 达 到 16.5kW，较 之 于 2008年 已 经 增 长 了 175%。 赛 迪 顾 问 预 测 ， 随 着 数 据 中 心 算 力 飞 速 提 升 ， 高 功 率 单 机 柜 将 迅 速 普 及 ， 预 计 2025年 ， 全 球 数 据 中 心 单 机 柜 平 均 功 率 有 望达 到 25kW。大 量 数 据 吞 吐 和 运 算 使 得 作 为 人 工 智 能 、 大 数 据 等 新 兴 技 术 “ 大 脑 ” 的数 据 中 心 面 临 着 前 所 未 有 的 能 耗 和 散 热 挑 战 ： 一 方 面 ， 服 务 器 等 IT设 备 的 计算 、 存 储 的 功 耗 非 常 庞 大 ， 另 一 方 面 ， 用 于 冷 却 数 据 中 心 IT设 备 的 功 耗 也 在迅 速 增 长 。 根 据 赛 迪 顾 问 统 计 ， 2019年 中 国 数 据 中 心 能 耗 中 ， 约 有 43%是 用于 IT设 备 的 散 热 ， 基 本 与 45%的 IT设 备 自 身 的 能 耗 持 平 。 可 见 减 少 散 热 的 功耗 来 控 制 数 据 中 心 运 营 成 本 ， 减 少 能 源 消 耗 ， 从 而 建 设 绿 色 数 据 中 心 已 势 在必 行 。5 单机柜功率密度快速增加呼唤数据中心的散热“革命”单 机 柜 密 度 和 冷 却 方 式 液 冷 技 术 的 高 效 制 冷 效 果 有 效 提 升 了 服 务 器 的 使 用 效 率 和 稳 定 性 ，同 时 使 数 据 中 心 在 单 位 空 间 布 置 更 多 的 服 务 器 ， 提 高 数 据 中 心 运 算 效 率 。液 体 传 导 热 能 效 果 和 大 比 热 容 能 够 保 障 CPU在 一 定 范 围 内 进 行 超 频 工 作 不会 出 现 过 热 故 障 ， 同 时 液 冷 数 据 中 心 省 却 空 调 系 统 和 相 应 基 础 设 施 的 建 设 ，节 省 了 大 量 空 间 ， 可 以 容 纳 更 多 的 服 务 器 。应 用 液 冷 技 术 能 够 为 数 据 中 心 节 能 、 降 噪 。 去 掉 了 风 冷 基 础 设 施 ，只 增 加 了 循 环 泵 ， 节 省 建 设 成 本 ， 液 冷 系 统 所 使 用 的 泵 和 冷 却 液 系 统 与 传统 的 空 调 系 统 相 比 噪 声 更 小 。液 体 冷 却 服 务 器 能 够 无 视 海 拔 、 地 域 的 差 异 ， 同 时 余 热 可 以 创 造 经济 价 值 。 液 体 比 热 容 不 受 海 拔 与 气 压 影 响 ， 可 以 保 持 较 高 的 散 热 效 率 ， 保证 数 据 中 心 在 高 海 拔 地 区 的 运 行 效 率 和 性 能 。 以 液 体 为 载 体 ， 可 以 直 接 通 过 热 交 换 接 入 楼 宇 采 暖 系 统 和 供 水 系 统 ， 满 足 附 近 居 民 的 供 暖 、 温 水 供 应等 需 求 ， 为 数 据 中 心 创 造 了 附 加 价 值 。6 二、液冷技术发展概况 液冷区别于传统风冷，国内外发展方兴未艾 浸没式相变液冷通过室内室外两侧循环，冷却效率较高 相比传统风冷，冷板式、浸没非相变和浸没相变冷却效果更好 液冷的典型应用 液冷技术影响着数据中心的设计、选址、建设、交付和运维 中国液冷发展的驱动因素分析 虽有阻碍因素，但中国液冷数据中心发展势不可挡 液冷区别于传统风冷，国内外发展方兴未艾液 冷 是 指 使 用 液 体 取 代 空 气 作 为 冷 媒 ， 为 发 热 部 件 进 行 换 热 ， 带 走 热量 的 技 术 。 而 液 冷 服 务 器 是 指 将 液 体 注 入 服 务 器 ， 通 过 冷 热 交 换 带 走 服 务 器 的 散 热 的 一 种 服 务 器 。 一 般 来 说 ， 行 业 将 液 冷 分 为 直 接 冷 却 和 间 接 冷 却 。目 前 直 接 冷 却 以 浸 没 式 液 冷 技 术 为 主 ， 又 可 分 为 相 变 和 非 相 变 2种 。 间 接 冷却 以 冷 板 式 液 冷 技 术 为 主 。传 统 风 冷 和 液 冷 对 比 伴 随 中 科 曙 光 、 华 为 、 浪 潮 、 联 想 和 阿 里 等 在 液 冷 领 域 的 探 索 ， 中 国 液冷 技 术 发 展 迅 速 。 经 历 了 实 验 室 阶 段 和 样 机 阶 段 ， 中 国 液 冷 发 展 与 国 外 基 本同 步 ， 并 且 在 液 冷 的 规 模 应 用 上 积 累 了 更 为 先 进 的 经 验 。 国 内 外 液 冷 发 展 大 事 记 7 浸没式相变液冷通过室内室外两侧循环，冷却效率较高 浸 没 式 液 冷 技 术 是 一 种 以 液 体 作 为 传 热 介 质 ， 发 热 器 件 浸 没 于 液 体 中 ，通 过 直 接 接 触 进 行 热 交 换 的 冷 却 技 术 。 整 个 浸 没 式 液 冷 系 统 可 分 为 两 部 分 ：室 内 侧 循 环 和 室 外 侧 循 环 。在 室 内 侧 循 环 过 程 中 ， 冷 却 液 在 密 闭 腔 体 中 与 发 热 器 件 进 行 热 交 换 ，冷 却 液 吸 收 发 热 器 件 热 量 升 温 ， 沸 腾 形 成 冷 却 液 气 体 。 冷 却 液 气 体 在 液 冷换 热 模 块 （ CDM） 中 与 室 外 侧 低 温 水 进 行 热 交 换 ， 经 过 冷 凝 和 降 温 两 个 过程 成 为 低 温 冷 却 液 ， 重 新 输 入 到 密 闭 腔 体 中 ， 形 成 循 环 。 相 变 浸 没 式 液 冷室 内 侧 循 环 中 热 量 转 移 主 要 是 通 过 冷 却 液 的 相 变 实 现 的 。在 室 外 侧 循 环 中 ， 低 温 水 在 液 冷 换 热 模 块 中 吸 收 气 态 冷 却 液 携 带 的 大量 热 量 变 为 高 温 水 ， 由 循 环 水 泵 输 入 到 室 外 冷 却 塔 。 在 冷 却 塔 中 ， 高 温 水与 大 气 进 行 热 交 换 ， 释 放 热 量 ， 变 成 低 温 水 再 由 室 外 侧 进 水 泵 输 送 进 CDM 中 与 气 态 冷 却 液 进 行 热 交 换 ， 完 成 室 外 侧 循 环 。 在 室 外 侧 循 环 中 热 量 转 移主 要 是 通 过 水 温 的 升 降 实 现 的 。 浸 没 式 液 冷 技 术 原 理 图 外 部 冷 源 液 冷 换 热 模 块（ CDM） 密 闭 腔 体 服 务 器冷 却 塔 高 温 水低 温 水 冷 却 液 气 体低 温 冷 却 液室 外 侧 循 环 室 内 侧 循 环（ CDM） 8 相比传统风冷，冷板式、浸没非相变和浸没相变冷却效果更好 除 了 浸 没 式 相 变 液 冷 外 ， 冷 板 式 液 冷 技 术 也 有 较 好 的 应 用 前 景 。 冷 板式 液 冷 是 通 过 铜 、 铝 等 导 热 性 较 好 的 金 属 构 成 的 冷 板 散 热 器 ， 将 发 热 元 器 件的 热 量 传 导 给 散 热 器 中 的 冷 却 液 体 ， 将 热 量 带 走 的 冷 却 方 式 。 整 个 冷 板 式 液冷 系 统 也 可 分 为 两 部 分 ， 室 外 侧 循 环 和 室 内 侧 循 环 。 其 中 ， 室 内 侧 循 环 热 量转 移 主 要 是 通 过 冷 却 液 温 度 的 升 降 实 现 ， 而 室 外 侧 循 环 中 ， 热 量 转 移 主 要 是通 过 水 温 的 升 降 实 现 。根 据 本 次 研 究 对 数 据 中 心 相 关 企 业 的 调 研 结 果 ， 相 比 传 统 风 冷 ， 冷 板式 、 浸 没 非 相 变 和 浸 没 相 变 冷 却 效 果 更 好 。 除 了 初 期 投 入 成 本 和 承 重 要 求 外 ，液 冷 表 现 均 优 于 传 统 风 冷 。 四 种 数 据 中 心 冷 却 方 式 效 果 评 估 表 数 据 来 源 ： 赛 迪 顾 问 ， 20209 液冷的典型应用 阿 里 巴 巴 浙 江 云 计 算 仁 和 数 据 中 心 。 该 数 据 中 心 位 于 余 杭 钱 江 经 济 开发 区 ， 作 为 全 中 国 首 座 绿 色 等 级 达 5A的 液 冷 数 据 中 心 ， 仁 和 液 冷 数 据中 心 采 用 了 服 务 器 全 浸 没 液 冷 等 多 项 节 能 技 术 进 行 规 划 设 计 与 建 造 ，PUE低 至 1.09， 也 印 证 了 仁 和 液 冷 数 据 中 心 领 先 的 能 效 及 绿 色 节 能 水 平 。阿 里 巴 巴 浙 江 云 计 算 仁 和 数 据 中 心 的 落 成 ， 不 仅 为 杭 州 市 经 济 发 展 提供 强 大 的 动 力 ， 也 将 为 液 冷 技 术 的 发 展 和 应 用 积 累 宝 贵 经 验 。10 中 科 曙 光 硅 立 方 液 体 相 变 冷 却 计 算 机 。 硅 立 方 液 体 相 变 冷 却 计 算 机 突破 了 传 统 的 冷 却 方 式 ， 采 用 浸 没 式 相 变 液 冷 ， 将 服 务 器 芯 片 、 主 板 在内 的 所 有 计 算 部 件 浸 没 于 液 态 冷 媒 中 ， 实 现 了 高 效 散 热 ， 同 时 硅 立 方一 个 机 柜 功 率 密 度 可 达 到 160kW， 是 传 统 风 冷 数 据 中 心 的 4-5倍 ， 能 效比 提 升 了 30%， PUE低 至 1.04， 截 至 2020年 12月 ， 硅 立 方 已 在 北 京 、 南京 、 山 西 、 甘 肃 、 合 肥 等 多 个 省 市 建 设 应 用 ， 促 进 了 区 域 的 科 技 研 发 、产 业 集 聚 、 转 型 升 级 与 创 新 发 展 。 液冷的典型应用马 来 西 亚 气 象 局 液 冷 系 统 。 马 来 西 亚 气 象 局 数 据 中 心 为 更 好 地 捕 捉 局 部强 对 流 天 气 ， 三 维 播 报 共 增 加 了 27倍 算 力 需 求 。 在 传 统 的 风 冷 不 能 满 足的 情 况 下 ， 该 数 据 中 心 配 置 了 联 想 的 冷 板 式 液 冷 设 备 ， 水 被 送 入 服 务 器 冷 板 ， 在 组 件 周 围 循 环 ， 然 后 吸 收 热 量 离 开 冷 板 ， 进 入 冷 源 实 现 冷 却 。据 测 算 ， 马 来 西 亚 气 象 局 应 用 液 冷 系 统 后 ， 散 热 效 果 高 达 90%， 有 力 地 支持 了 气 象 预 测 的 精 度 提 升 。 Facebook新 加 坡 亚 洲 数 据 中 心 。 该 数 据 中 心 是 Facebook在 新 加 坡 的 第 一个 数 据 中 心 ， 将 是 它 在 全 世 界 的 第 15个 数 据 中 心 。 Facebook斥 资 10亿 美元 打 造 数 据 中 心 大 楼 ， 高 11层 ， 建 筑 面 积 为 17万 平 方 米 ， 是 专 门 针 对 新加 坡 的 潮 湿 天 气 打 造 的 。 该 数 据 中 心 采 用 StatePoint Liquid Cooling液 冷系 统 ， 用 水 来 降 低 气 温 ， 可 以 节 约 最 高 20%的 用 水 量 。 Facebook还 计 划全 部 使 用 可 持 续 能 源 来 给 整 个 数 据 中 心 供 电 。11 液冷技术影响着数据中心的设计、选址、建设、交付和运维液 冷 技 术 改 变 数 据 中 心 的 设 计 。 由 于 液 冷 技 术 采 用 冷 却 液 和 工 作 流 体 对 发 热 设 备 和 器 件 进 行 降 温 ， 因 此 无 需 数 据 中 心 机 房 中 的 制 冷 冷 机 和 末 端 空调 ， 也 无 需 服 务 器 风 扇 ， 利 用 液 体 代 替 空 气 ， 提 高 了 散 热 效 率 。液 冷 技 术 改 变 数 据 中 心 的 选 址 。 通 过 对 中 国 液 冷 数 据 中 心 相 关 企 业 和专 家 的 走 访 调 研 ， 本 研 究 得 出 结 论 ， 中 国 数 据 中 心 传 统 风 冷 和 新 兴 液 冷 的 温控 方 式 将 长 期 并 存 ， 并 且 由 于 液 冷 不 必 为 PUE和 运 营 成 本 而 优 选 寒 冷 气 象 区 ，可 完 全 跟 随 业 务 需 求 新 建 或 者 改 扩 建 ， 发 展 潜 力 更 大 。液 冷 技 术 改 变 数 据 中 心 的 建 设 。 在 业 务 需 求 相 同 的 情 况 下 ， 新 建 数 据中 心 由 于 限 制 最 少 和 政 策 支 持 ， 最 适 宜 应 用 液 冷 方 案 。 扩 建 数 据 中 心 需 要 选定 适 当 比 例 的 空 间 兼 容 液 冷 ， 提 升 整 体 运 行 效 率 。 改 建 数 据 中 心 则 需 根 据 机房 楼 板 承 重 ， 视 实 际 情 况 进 行 机 房 的 加 固 ， 为 液 冷 留 出 适 度 裕 量 。液 冷 技 术 改 变 数 据 中 心 的 交 付 。 液 冷 数 据 中 心 的 交 付 要 充 分 考 虑 设 备 冷 却 液 的 品 质 ： 除 了 传 热 效 率 等 液 体 性 质 的 评 估 要 达 标 ， 还 需 要 符 合 我 国 相关 消 防 规 范 及 地 方 标 准 ， 以 及 设 备 需 采 用 PTFE或 其 他 抗 腐 蚀 性 更 强 的 材 料 ，对 于 管 道 、 线 材 、 电 源 模 块 、 阀 件 等 密 封 材 料 与 冷 却 液 的 兼 容 性 有 较 高 要 求 。液 冷 技 术 改 变 数 据 中 心 的 运 维 。 液 冷 数 据 中 心 的 运 维 周 期 一 般 为 传 统数 据 中 心 的 3到 5倍 ， 并 且 去 除 了 风 扇 的 噪 声 ， 工 作 环 境 对 运 维 人 员 更 为 友 好 。12 中国液冷发展的驱动因素分析随 着 物 联 网 、 人 工 智 能 等 技 术 重 构 生 产 生 活 ， 数据 将 以 前 所 未 有 的 速 度 累 积 增 长 ， 数 据 来 源 的 多 样 性 、格 式 的 复 杂 性 和 语 义 的 不 确 定 性 ， 都 将 导 致 服 务 器 等数 据 中 心 IT设 备 性 能 要 求 越 来 越 高 。解 决 IT设 备 性 能 瓶 颈 的 途 径 在 于 系 统 化 变 革 数 据中 心 服 务 器 等 设 备 ， 乃 至 整 个 数 据 中 心 架 构 的 冷 却 方式 ， 而 使 用 液 冷 进 行 冷 却 ， 凭 借 其 成 本 、 效 率 等 优 势 ，将 支 持 数 据 中 心 快 速 适 应 IT设 备 性 能 提 升 的 变 革 趋 势 。服 务 器 等 数 据 中 心IT设 备 性 能 提 升 的必 然 要 求 响 应 政 策 引 导 鼓 励液 冷 应 用 的 必 然 要求2019年 2月 14日 ， 中 华 人 民 共 和 国 工 信 部 、 国家 机 关 事 务 管 理 局 和 国 家 能 源 局 三 部 委 联 合 发 布 关 于 加 强 绿 色 数 据 中 心 建 设 的 指 导 意 见 ， 鼓励 采 用 液 冷 等 高 效 系 统 设 计 方 案 。应 用 液 冷 技 术 有 利 于 建 立 健 全 绿 色 数 据 中 心 标准 评 价 体 系 和 能 源 资 源 监 管 体 系 ， 从 而 加 快 绿 色数 据 中 心 的 应 用 推 广 ， 是 对 绿 色 数 据 中 心 政 策 导向 的 积 极 响 应 。 “ 非 接 触 式 经 济 ”持 续 发 展 的 必 然 要求 新 冠 疫 情 以 来 ， 大 数 据 、 物 联 网 、 5G和 人 工 智能 等 技 术 在 医 疗 领 域 的 布 局 应 用 ， 在 疫 情 防 控 中 发挥 了 重 要 作 用 ， 而 液 冷 数 据 中 心 的 有 效 部 署 是 上 述应 用 的 根 基 。液 冷 技 术 的 应 用 ， 响 应 了 数 据 中 心 各 IT设 备 更高 更 严 格 的 要 求 ， 带 动 了 各 部 件 持 续 创 新 和 优 化 设计 ， 这 对 整 个 链 条 来 说 一 场 持 续 性 的 进 步 ， 会 带 动液 冷 产 业 链 不 断 创 新 和 发 展 。13 虽有阻碍因素，但中国液冷数据中心发展势不可挡 可 靠 性 增 强 ， 中 国 液 冷 数 据 中 心 普 及 速 度 加 快 。 从 目 前 液 冷 领 域 的 技术 进 展 和 应 用 普 及 情 况 来 看 ， 数 据 中 心 的 电 子 器 件 的 材 料 与 冷 却 液 兼 容 性 会更 优 良 ， 功 能 性 会 大 大 增 强 ， 使 用 寿 命 也 会 延 长 。 得 益 于 此 ， 中 国 液 冷 数 据中 心 加 快 普 及 ， 在 提 升 能 效 方 面 贡 献 更 多 力 量 。生 态 系 统 完 善 ， 中 国 液 冷 数 据 中 心 向 高 效 率 演 变 。 液 冷 数 据 中 心 是 整全 的 产 业 生 态 。 随 着 一 系 列 液 冷 设 备 及 其 配 套 产 品 的 迭 代 发 展 ， 液 冷 生 态 系统 将 逐 步 完 善 。 不 仅 如 此 ， 作 为 液 冷 生 态 系 统 运 行 的 主 要 保 障 ， 监 控 与 运 维设 备 也 在 不 断 发 展 ， 提 高 数 据 中 心 运 行 和 运 维 效 率 。与 风 冷 配 合 ， 中 国 液 冷 数 据 中 心 赋 能 各 行 业 发 展 。 未 来 数 据 中 心 温 控市 场 将 出 现 “ 风 冷 +液 冷 ” 协 同 发 展 的 格 局 。 风 冷 技 术 不 会 被 液 冷 完 全 取 代 ，而 是 针 对 客 户 的 不 同 需 求 ， 选 择 不 同 的 数 据 中 心 制 冷 方 案 。14 三、中国液冷数据中心市场研究 2025年中国液冷数据中心市场规模将超千亿元 浸没式液冷凭借其优良的制冷效果，市场份额增速较快 互联网、金融和电信行业液冷应用比重较大 互联网、金融和电信行业液冷应用分析 中科曙光等中国企业位于行业领导者位置 2025年中国液冷数据中心市场规模将超千亿元 2019-2025年 中 国 液 冷 数 据 中 心 市 场 规 模 测 算 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E传统市场情况 中国机房空调市场规模（亿元）57.4 62.4 67.4 72.4 77.7 83.3 89.1中国服务器市场规模（亿元）1085.4 1385.0 1770.1 2265.7 2904.6 3729.5 4796.2中国数据中心基础设施市场规模（亿元）161.9 174.5 207.0 232.9 286.8 356.0 461.2传统市场份额总和（亿元）1304.7 1621.9 2044.5 2571.0 3269.1 4168.8 5346.5液冷数据中心替代比例 华为观点15% 17% 17% 18% 18% 18% 19%阿里巴巴观点15% 16% 17% 18% 19% 19% 21%中科曙光观点15% 17% 17% 17% 17% 18% 20% 联想观点20% 20% 20% 22% 22% 22% 24%专家观点总结20% 23% 22% 22% 23% 23% 25%液冷数据中心市场增速 华为观点20.0% 20.5% 21.0% 21.8% 22.6% 23.6% 24.6%阿里巴巴观点22.0% 22.5% 23.0% 23.8% 24.6% 25.6% 26.6%中科曙光观点21.0% 21.5% 22.0% 22.8% 23.6% 24.6% 25.6%联想观点24.0% 24.5% 25.0% 25.8% 26.6% 27.6% 28.6%专家观点总结26.0% 26.5% 27.0% 27.8% 28.6% 29.6% 30.6%液 冷 数 据 中 心 市 场 规 模 中国液冷数据中心市场替代比例加权平均值20% 22% 22% 22% 23% 23% 24%【保守】中国液冷数据中心市场规模（亿元）260.9 356.8 449.8 565.6 751.9 958.8 1283.2中国液冷数据中心市场规模增速加权平均值23.3% 23.8% 24.3% 25.1% 25.9% 26.9% 27.9%【乐观】中国液冷数据中心市场规模（亿元）350.8 432.5 535.5 665.6 832.7 1048.3 1330.3两种估算方法的偏差34.5% 21.2% 19.0% 17.7% 10.7% 9.3% 3.7%本 研 究 中 ， 液 冷 数 据 中 心 市 场 规 模 的 测 算 思 路 是 对 传 统 市 场 进 行 替 代 ， 包 括 风 冷 的 机 房 空 调 市 场 、 服 务 器 市 场 以 及 数 据 中 心 基 础 设 施 （ 机 柜 、 CDU、 冷 却 塔 等 ）市 场 ， 并 通 过 对 企 业 负 责 人 和 专 家 调 研 ， 得 到 液 冷 数 据 中 心 市 场 的 替 代 比 例 和 增长 速 度 。 传 统 市 场 数 据 来 源 为 赛 迪 顾 问 历 年 年 度 市 场 报 告 ， 液 冷 的 替 代 比 例 及 增长 速 度 是 2020年 10月 对 华 为 、 阿 里 巴 巴 和 中 科 曙 光 等 中 国 液 冷 数 据 中 心 主 流 厂 商 ，以 及 部 委 直 属 科 研 单 位 的 液 冷 专 家 调 研 结 果 总 结 。一 种 测 算 方 式 是 将 调 研 得 来 的 液 冷 数 据 中 心 的 替 代 比 例 加 权 平 均 ， 乘 以 历 年 传统 市 场 规 模 预 测 值 。 另 一 种 测 算 方 式 是 先 由 2019年 中 国 传 统 市 场 规 模 的 替 代 得 到当 年 中 国 液 冷 数 据 中 心 市 场 规 模 的 初 始 值 。 从 2019年 到 2025年 ， 2种 测 算 方 式 得 到的 结 果 趋 于 一 致 ， 2025年 预 测 值 的 偏 差 为 3.7%。 15 浸没式液冷凭借其优良的制冷效果，市场份额增速较快2019-2025年 中 国 冷 板 式 和 浸 没 式 液 冷 数 据 中 心 市 场 规 模 测 算 本 研 究 对 于 冷 板 式 和 浸 没 式 液 冷 数 据 中 心 供 应 商 进 行 了 调 研 ， 基 于 调 研 结 果 对未 来 5年 中 国 两 类 液 冷 数 据 中 心 发 展 趋 势 进 行 分 析 ， 得 出 的 结 论 如 上 表 。 结 合