“網紅”液冷數據中心是如何實現的？

       一年耗盡三峽和葛洲壩兩大水電站全年產電量之和，數據中心能耗之高令人咋舌。如何突破節能瓶頸？答案或許是”液冷”。

       誠然，數據中心作為新基建的重要代表之一，已經成為全國各地發力的焦點。近年來，在貴州成功轉型成為“大數據之都”后，河北、山東、四川等地均開始進行大數據中心建設，助力會數字化轉型升級。而在數據中心規模建設的背后，液冷數據中心一度成為業內的“網紅”。

       隨著新基建大潮洶涌而來，數據中心新建和擴容的步伐逐步加快。《白皮書》調查顯示，截至2019年底，全國在用數據中心同比增長28.6%，在建數據中心規模增長30%，特別是北上廣深等一線城市增速明顯。

       超大型數據中心飛速發展和空間載體不足將加快單機柜功率密度的迅猛提升，預計2025年平均功率可達25kW。快速增長的功率密度對散熱提出了更高要求。據統計，2019年以”風冷”技術為代表的傳統數據中心，其耗能中約有43%是用于IT設備的散熱，與IT設備自身的能耗（45%）基本持平，PUE（評價能源效率指標)值普遍在1.4以上，由此可見，降低散熱功耗、控制數據中心運營成本，建設綠色數據中心已成當務之急，數據中心呼喚散熱”革命”。

       阿里云位于浙江千島湖的液冷數據中心也因此引來了大量關注，阿里千島湖數據中心因地制宜采用湖水制冷，深層湖水通過完全密閉的管道流經數據中心，幫助服務器降溫，再流經2.5公里的青溪新城中軸溪，作為城市景觀呈現，自然冷卻后最終潔凈地回到千島湖。

       液冷數據中心的水可以為服務器“淋浴”“泡澡”，不僅可以作為城市景觀，甚至“洗澡水”可以為附近居民供暖、提供熱水……數據灣給大家詳細介紹一下液冷數據中心究竟是什么。

液冷數據中心是什么？

       液冷數據中心是指應用液冷技術和液冷服務器等設備的數據中心，與傳統風冷服務器相比，液冷服務器的熱量導出方式不同。液冷是指使用液體取代空氣作為冷媒，為發熱部件進行換熱，帶走熱量的技術。

       而液冷服務器是指將液體注入服務器，通過冷熱交換帶走服務器熱量的一種服務器。一般來說，行業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為主，同時可分為相變和非相變兩種，間接冷卻以冷板式液冷技術為主。

       浸沒式液冷技術是一種以液體作為傳熱介質，發熱器件浸沒于液體中，通過直接接觸進行熱交換的冷卻技術。

       通俗理解，液冷是通過液體代替空氣，把CPU、內存等IT發熱器件產生的熱量帶走，就好似給服務器局部冷卻、整體“淋浴”甚至全部“泡澡”。目前，液冷技術可謂百花齊放，常見的有冷板式液冷、浸沒式液冷、風液混合。

液冷數據中心有哪些優勢？

       液冷數據中心有五點優勢。

       第一，液冷技術的高效制冷可有效提升服務器的使用效率和穩定性。液體傳導熱能效果更好，是空氣的25倍，溫度傳遞效果更快、更優，能夠實現IT設備高效制冷。同時，由于液體的比熱容大，在吸收大量熱量后自身溫度不會產生明顯的變化，故而能夠定

       CPU溫度。即使服務器遇到突發操作，運行功率激增也不會引起CPU內部溫度大幅升高，保障CPU在一定范圍內進行超頻工作不會出現過熱故障。

       第二，應用液冷技術有助于實現數據中心節能、降噪。首先，液冷數據中心與傳統風冷數據

       中心相比，去掉了空調系統以及對應的風冷基礎設施，增加了循環泵，能夠節約建設成本。其次，與風冷系統相比，液冷數據中心能節省約30%的能源，有效降低能源消耗比，可以將PUE（數據中心能源效率的指標）降到1.05，滿足綠色數據中心的要求。最后，在相同散熱條件下，液冷系統所使用的泵和冷卻液系統與傳統的空調系統相比噪聲更小，可達到“靜音機房”的效果。

       第三，應用液冷技術有助于提高數據中心單位空間的服務器密度，大幅提升數據中心的運算效率。液冷數據中心雖然增加了泵和冷卻液系統，但是省卻了空調系統和相應基礎設施的建設，節省了大量空間，可以容納更多的服務器。同時，液冷技術冷卻能力優良，足以應對高功率密度數據中心的冷卻工作，因此液冷數據中心可以配置高密度的服務器，從而得到更高的運算效率。

       第四，液體冷卻服務器能夠無視海拔和地域等環境影響。數據中心是一個電子設備密集型的場所，影響數據中心正常運行的因素有很多，其中海拔高度是很少被提及，但對數據中心影響很大的因素。海拔越高的地區，大氣壓或空氣密度越低，導致空氣介質冷卻效應降低，空氣散熱能力下降。對于風冷數據中心，由于散熱能力下降，溫升增高，因此，為了保證數據中心的散熱效率，空調系統的溫度需要調低，而將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的影響，因此高海拔地區液冷數據中心的散熱效率與低海拔地區相比無差距，仍可以保持較高的散熱效率，保證數據中心在高海拔地區的運行效率和性能。

       第五，液冷數據中心余熱可以創造經濟價值。數據中心IT設備24小時不間斷運行并散發巨大的熱能。若這些熱量直接排放到大氣中，對環境而言是一種能源浪費。液冷數據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和供水系統，滿足附近居民的供暖、溫水供應等需求。不僅節省了能源，也為數據中心創造了附加價值。

       浸沒式液冷數據中心把計算、存儲及網絡設備基于液冷環境進行完全重構，將IT設備浸沒在絕緣無腐蝕性的冷卻液中，熱量被冷卻液吸收后直接通過冷卻系統高效地傳導到外界，打破風冷散熱瓶頸且實現PUE逼近1.0，同時密封的箱體保障IT設備不受潮濕、有害氣體、振動影響，提升設備可靠性達50%以上。

       自2015年起，阿里巴巴針對不同的液冷技術和方案展開研究、探索與實踐，最終實現了浸沒式液冷的技術創新和規模部署。相比其他液冷技術，浸沒式液冷具有高能效、高密度、高可靠、高可用等特點，更加適合云計算數據中心的高可靠應用場景。

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