目 錄一、綠色數(shù)據(jù)中心發(fā)展概述 1（一）綠色數(shù)據(jù)中心概念及其評價標準 1（二）信息技術發(fā)展帶動數(shù)據(jù)中心建設提速 3（三）行業(yè)政策引導綠色可持續(xù)發(fā)展 5二、數(shù)據(jù)中心節(jié)能與散熱 14（一）數(shù)據(jù)中心計算密度提升帶來散熱挑戰(zhàn) 14（二）數(shù)據(jù)中心能耗水平分析 16（三）散熱和能耗問題驅(qū)動冷卻技術進步 17三、綠色冷卻技術研究 20（一）冷卻技術分類 21（二）冷板式液冷技術 24（三）相變浸沒式液冷技術 37（四）單相浸沒式液冷技術 46（五）間接蒸發(fā)冷卻技術 51（六）制冷劑自然冷卻技術 59（七）全新風直接冷卻技術 71（八）自然水冷源（海水、湖水、江河水）直接冷卻技術 74（九）冷卻塔技術 81（十）干冷器技術 86四、綠色低碳技術 92（一）AI能源管控技術 92（二）余熱利用 93（三）綠電應用 101五、綠色冷卻技術未來展望 105（一）跨季節(jié)冰蓄冷數(shù)據(jù)中心冷卻技術 105（二）遠岸海上風力發(fā)電數(shù)據(jù)中心平臺 106（三）兩相冷板式液冷技術 109（四）高熱流密度芯片級冷卻技術 （五）探索散熱與再發(fā)電結(jié)合 參考文獻 一、綠色數(shù)據(jù)中心發(fā)展概述（一）綠色數(shù)據(jù)中心概念及其評價標準中心是指在數(shù)據(jù)中心的設計、建設、運營和維護過程中，采用了一和安全可靠的特點。綠色數(shù)據(jù)中心的實現(xiàn)主要包含以下六個方面：氣候適應型、高效IT設備、可持續(xù)建筑、綠色能源、高效冷卻方IT的制冷解決方案如下：充分利用自然冷源，減少機械制冷的應用；采用精密空調(diào)、經(jīng)濟器以及通道封閉技術，提升冷卻效率；采用液冷等相關的創(chuàng)新制冷技術；IT容量，提升設備效率；采用節(jié)水的冷卻方式，以節(jié)約水資源利用。綠色數(shù)據(jù)中心是未來必然發(fā)展趨勢。自2017年以來，工信部等6部門組織開展了四批國家綠色數(shù)據(jù)中心推薦評價工作，前后認定共計196家國家綠色數(shù)據(jù)中心。國家綠色數(shù)據(jù)中心的評定，不僅為數(shù)據(jù)中心行業(yè)綠色發(fā)展確定了標桿，也為實現(xiàn)“2030年前碳達峰”“2060年前碳中和”的國家“雙碳”戰(zhàn)略起到了強大的助推作用。相繼制定了一系列綠色數(shù)據(jù)中心評價指標相關的國家標準、行業(yè)規(guī)范，以此來引導數(shù)據(jù)中心市場健康有序地發(fā)展。通過表5可以看PUE家強制性標準《GB40879-2021數(shù)據(jù)中心能效限定值及能效等級》PUE綠色數(shù)據(jù)中心的評價工作尚缺乏國家權威標準，國家標準《綠色數(shù)據(jù)中心評價規(guī)范》目前正在制定中。表1現(xiàn)行標準標準類型標準名稱國家標準GB40879-2021《數(shù)據(jù)中心能效限定值及能效等級》GB/T《數(shù)據(jù)中心資源利用第234用率》GB/TXXXXX《綠色數(shù)據(jù)中心評價規(guī)范》（制定中）行業(yè)標準YD/T2442-2013《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心資源占用、能效及排放技術要求和評測方法》YD/T2543-2013《電信互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）的能耗測評方法》YD/T3983-2021《數(shù)據(jù)中心液冷服務器系統(tǒng)能源使用效率技術要求和測試方法》YD/T4023-2022（PUE）測試規(guī)范》地方標準DB11/T1139-2019《數(shù)據(jù)中心能源效率限額》（北京）1∕T32《數(shù)據(jù)中心能效監(jiān)測與評價技術導則（京）DB11/T1282-2015《數(shù)據(jù)中心節(jié)能設計規(guī)范》（北京）DB11/T（北京）DB31/T1216-2020《數(shù)據(jù)中心節(jié)能評價方法》（上海）DB31/T1217-2020《數(shù)據(jù)中心節(jié)能運行管理規(guī)范》（上海）DB31/T1302-2021《數(shù)據(jù)中心能耗在線監(jiān)測技術規(guī)范》（上海）DB31/（）B31/T1309-2021《數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造技術規(guī)范》（上海）團體標準T/ASC05-2019《綠色數(shù)據(jù)中心評價標準》T/DZJN93—2022《數(shù)據(jù)中心碳排放評價規(guī)范》T/BIE001-2017《數(shù)據(jù)中心用水技術導則》T/CIE049A-2020《綠色數(shù)據(jù)中心評估準則》T/ZGTXXH006-2021《綠色數(shù)據(jù)中心評估指標及評估方法》（二）信息技術發(fā)展帶動數(shù)據(jù)中心建設提速隨著5G、云計算、人工智能等新一代信息技術的快速發(fā)展，信息技術與實體經(jīng)濟加速融合，數(shù)據(jù)資源存儲、計算和應用需求大幅提升。作為海量數(shù)據(jù)和算力的載體，近幾年數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢。2006Google首席執(zhí)行官埃里克·施密特（EricSchmidt）在搜索引擎（SESSanJose首次提出“云計算”Computing）的概念，推動互聯(lián)網(wǎng)技術和IT服務演進出新的模式。云計算是繼互聯(lián)網(wǎng)時代之后信息技術的又一次飛躍。云計算通過計算機網(wǎng)絡（多指因特網(wǎng)形成的計算能力極強的系統(tǒng)，可存儲、集應用需求大幅提升，數(shù)據(jù)中心基礎設施建設進入擴張期?！丁笆奈濉毙畔⑼ㄐ判袠I(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出到20255G265G用戶普及率達56%。中國信通院公布數(shù)據(jù)顯示截至202355G284.4個。中國通信標準化協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，目前主要運營商的5G主設備空載功耗約2.2-2.3kW3.7-3.9kW。作為國內(nèi)5G5G耗電數(shù)據(jù)，結(jié)果都是4G3倍左右。實現(xiàn)相同面積的覆5G4G35G4G35G4G6-125G速率的成倍提升、5G業(yè)務的不斷發(fā)展，5G基站的能耗問題也給運營商帶來壓力。生成式AI表現(xiàn)出來的智慧能力，給未來的場景應用乃至社會生產(chǎn)方式的變革都帶來了巨大的想象空間。雖然目前生成式AI的技術應用仍處于初級階段，但用于訓練的大模型的訓練參數(shù)規(guī)模增長速度已超過摩爾定律，海量數(shù)據(jù)增長的背后離不開底層算力基礎設施的支撐。未來新一代人工智能技術必將深度賦能千行百業(yè)，同時為硬件服務器、算力基礎設施尤其是高密度數(shù)據(jù)中心的增長帶來新機遇，數(shù)據(jù)中心市場需求潛力巨大。據(jù)中國信通院發(fā)布的《數(shù)據(jù)中心白皮書（2022）》統(tǒng)計結(jié)30（見圖，且大型以上數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模增長更為迅速。預計到2030體在用機架規(guī)模達到13002.5kW30000MW。據(jù)CDCC的調(diào)研結(jié)果顯示，國內(nèi)全行業(yè)數(shù)據(jù)中8kW202111202225%，高功率機柜占比提升明顯。未來，隨著人工智能模型訓練推理等應用增加，多樣化算力協(xié)同成為常態(tài)，單IT6-8kW/rack12-15kW/rack，先進計算、智算中心30kW圖12017—2022年我國數(shù)據(jù)中心總體在用機架規(guī)模[1]（三）行業(yè)政策引導綠色可持續(xù)發(fā)展近年來，國家出臺了一系列文件支持數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展壯大，同時鼓勵引導綠色、可持續(xù)數(shù)據(jù)中心建設。2021年3月，我國在“十催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式，壯大經(jīng)濟發(fā)展新引擎。20222貴州、甘肅、寧夏等8地啟動建設國家算力樞紐節(jié)點，并規(guī)劃了10個國家數(shù)據(jù)中心集群，標志著我國“東數(shù)西算”工程正式全面啟動。“東數(shù)西算”工程是從國家戰(zhàn)略、技術發(fā)展、能源政策等多方面出發(fā)，在“新基建”的大背景下，統(tǒng)籌布局建設全國一體化算力網(wǎng)絡國家樞紐節(jié)點，助力我國全面推進算力基礎設施高質(zhì)量規(guī)劃建設。伴隨著數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)中心所帶來的巨大能耗和碳排放問題越發(fā)引起社會關注。政府層面從現(xiàn)代化、數(shù)字化、綠色化方面對新型基礎設施建設提出了方針指引，同時從碳達峰、碳中和的戰(zhàn)略出發(fā)對信息通信業(yè)綠色低碳水平提出了更高要求。目前，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展已成為社會共識，粗放、低能效的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心正在向集約、高技術、高能效的新型數(shù)據(jù)中心變革。工業(yè)和信息化部在《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021—2023年）》（以下簡稱《行動計劃》）中提出了“新型數(shù)據(jù)中心”的概念，指出“新型數(shù)據(jù)中心是以支撐經(jīng)濟社會數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新為導向，以5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等應用靠能力、提供高效算力服務、賦能千行百業(yè)應用的新型基礎設施，2023PUE1.3IT設備、液冷等高效制冷系統(tǒng)、高壓直流等高效供配以數(shù)據(jù)中心、5G基站為代表的新型基礎設施綠色高質(zhì)量發(fā)展，發(fā)揮其“一業(yè)帶百業(yè)”作用，助力實現(xiàn)碳達峰碳中和目標，2021月，國家發(fā)改委等四部門聯(lián)合發(fā)布《貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎設施綠色高質(zhì)量發(fā)展實施方2025年全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率降到1.3以下，國家樞紐節(jié)點進一步降到1.25以下，綠色低碳等級達到4A級以上”的發(fā)展目標。政府和地方連續(xù)出臺詳細的綠色節(jié)能發(fā)展要求，涵蓋數(shù)據(jù)中心PUE、上架率、WUE、可再生能源使用率等指標，有效引導了新建、改擴建和“老舊”改造等數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能建設工作。表2 PUE指標相關政策地區(qū)發(fā)布單位政策PUE要求國工業(yè)和信新型數(shù)據(jù)中到2023年底，新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降家息化部行動計劃（2021—2023年）低到1.3以下，嚴寒和寒冷地區(qū)力爭降低到1.25以下國家財政部、生態(tài)環(huán)境部、工業(yè)和信息化部（試行）》3年6.425年起數(shù)據(jù)中心電能比不高于1.3上海上海市經(jīng)濟和信息化委員會《上海市數(shù)據(jù)中心建設導則》PUE1.3據(jù)中心不應高于1.5；運行第一年PUE綜合不高于1.4，第二年不高于1.3上海市經(jīng)濟和信息化委員會、上海市發(fā)展和改革委員會《關于推進本市數(shù)據(jù)中心健康有序發(fā)展的實施意見》集聚區(qū)新建大型數(shù)據(jù)中心綜合PUE降至1.25左右。北京北京市發(fā)展和改革委員會《關于印發(fā)進一步加強數(shù)據(jù)中心項目節(jié)能審查若干規(guī)定的通知》新建、擴建數(shù)據(jù)中心，年能源消費量小于1萬噸標準煤（電力按等價值計算，下同）的項目PUE值不應高于1.3；年能源消費量大于等于1萬噸標準煤且小于2萬噸標準煤的項目，PUE值不應高于1.25；年能源消費量大于等于2萬噸標準煤且小于3萬噸標準煤的項目，PUE值不應高于1.2；年能源消費量大于等于3萬噸標準煤的項目，PUE值不應高于1.15。深圳深圳市人民政府辦《關于加快推進新型基對超大型數(shù)據(jù)中心提出集中布局建設要求，未提及PUE指標值，對中小型數(shù)據(jù)中心提出分布布局公廳礎設施建設的實施意見（2020—2025年）》要求，并規(guī)定PUE值小于1.25貴州省貴州省人民政府辦公廳《關于加快推進“東數(shù)西算”工程建設全國一體化算力網(wǎng)絡國家（貴州）樞紐節(jié)點的實施意見》貴安數(shù)據(jù)中心集群新建大型以上數(shù)據(jù)中心PUE低于1.2內(nèi)蒙古自治區(qū)內(nèi)蒙古和林格爾新區(qū)管理委員會《關于內(nèi)蒙古和林格爾新區(qū)推進數(shù)據(jù)中心項目綠色化建設的意見》100001.4，第三年度及以后年度1.25表3上架率指標相關政策地區(qū)發(fā)布單位政策上架率要求國家工業(yè)和信息化部《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021—2023年）》到2023年底，全國數(shù)據(jù)中心平均利用率力爭提升到60%以上上海上海市經(jīng)濟和信息《上海市數(shù)據(jù)中心建設上架率半年內(nèi)不應低于50%（僅針對自用的數(shù)據(jù)中心），一年內(nèi)不應低于70%，第二年及以后不化委員會導則》低于ack80%北京北京市發(fā)展和改革委員會《關于印發(fā)進一步加強數(shù)據(jù)中心項目節(jié)能審查若干規(guī)定的通知》項目獲得節(jié)能審查意見后，兩年內(nèi)上架率（實際上架的機柜總功率/節(jié)能報告中的機柜設計總功率）未達到80%的，建設單位應向原節(jié)能審查機關提出變更申請深圳--未提及貴州省貴州省人民政府辦公廳《關于加快推進“東數(shù)西算”工程建設全國一體化算力網(wǎng)絡國家（貴州）樞紐節(jié)點的實施意見》貴安集群數(shù)據(jù)中心到2025年平均上架率不低于65%內(nèi)蒙古自治區(qū)內(nèi)蒙古和林格爾新區(qū)管理委員會《關于內(nèi)蒙古和林格爾新區(qū)推進數(shù)據(jù)中心項目綠色化建設的意見》內(nèi)蒙古和林格爾集群IT設備上架率三年內(nèi)達到70%表4 WUE指標相關政策地區(qū)發(fā)布單位政策WUE要求國家工業(yè)和信息化部等七部門（2022—2025年）加大先進節(jié)能節(jié)水技術應用。鼓勵自建余熱、冷卻水回收設施，加快應用先進適用的節(jié)水技術和裝備，提高水資源利用效率。國家財政部、生態(tài)環(huán)境部、工業(yè)和信息化部《綠色數(shù)據(jù)中心政府采購需求標準（試行）》數(shù)據(jù)中心水資源全年消耗量與信息設備全年耗電量的比值不高于2.5L/kWh。上海上海市經(jīng)濟和信息化委員會《上海市數(shù)據(jù)中心建設導則》本市建設數(shù)據(jù)中心，投入運行后，關鍵指標應符合以下要求：WUE：第一年不高于1.6，第二年不高于1.4北京北京市發(fā)展和改革委員會北京市經(jīng)濟和信息化局《北京市低效數(shù)據(jù)中心綜合治理工作方案的通知》力爭到2025年基本實現(xiàn)本市存量數(shù)據(jù)中心能效碳效水效水平全面達到本市地方標準北京市地方標準《用水定額第11部分：數(shù)據(jù)中心》（征集意見稿）表3-1規(guī)定了數(shù)據(jù)中心用水定額。表3-1數(shù)據(jù)中心用水定額單位為升每千瓦時內(nèi)蒙古自治區(qū)內(nèi)蒙古和林格爾新區(qū)管理委員會《關于內(nèi)蒙古和林格爾新區(qū)推進數(shù)據(jù)中心項目綠色化建設的意見》對于規(guī)模超過10000個標準機柜的以自用為主的數(shù)據(jù)中心項目，設計水資源利用效率（WUE值）不高于1.6。類型類型單位IT設備耗電量取水量先進值a通用值b數(shù)據(jù)中心1.42.2a先進值用于新建（改建、擴建）項目的水資源論證、取水許可審批和節(jié)水評價。b通用值用于現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的日常用水管理和節(jié)水考核。表5可再生能源使用率指標相關政策地區(qū)發(fā)布單位政策可再生能源使用率國家國家發(fā)改委等四部門貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎設施綠色高質(zhì)量發(fā)展實施方案到2025年，數(shù)據(jù)中心和5G基本形成綠色集約的一體化運行格局。數(shù)據(jù)中心運行電能利用效率和可再生能源利用率明顯提升國家工業(yè)和信息化部等六部門工業(yè)能效提升行動計劃加強綠色設計、運維和能源計量審查。引導數(shù)據(jù)中心擴大綠色能源利用比例國家財政部、生態(tài)環(huán)境部、工業(yè)和信息化部《綠色數(shù)據(jù)中心政府采購需（行）》數(shù)據(jù)中心使用的可再生能源使用比例應逐年增加。表4-1 數(shù)據(jù)中心可再生能源使用率北京北京市發(fā)展和改革委員會關于印發(fā)進一步加強數(shù)據(jù)中心項目節(jié)能審查若干規(guī)定的通知項目節(jié)能報告中應當包括可再生能源利用方案。新建及改擴建數(shù)據(jù)中心應當逐步提高可再生能源20212030有可再生能源占比）。建設單位可以通過自建分布式可再生能源設施提高可再生能源利用水平。建筑物屋頂可以安裝光伏組件，具備條件的項目可以在外墻安裝光伏組件。自建設施不能滿足的用電需求，可以通過綠年份年份20232025202720302032可再生能源最低使用率（%）5305075100色電力交易或認購可再生能源綠色電力證書、購買節(jié)能量等方式提高可再生能源利用比例。提升綠色能源利用水平。推動數(shù)據(jù)中心充分利用上海上海市通信管理局新型數(shù)據(jù)—2024年）市場化交易，支撐可再生能源交易創(chuàng)新，支持數(shù)據(jù)中心多元化消納方式。二、數(shù)據(jù)中心節(jié)能與散熱（一）數(shù)據(jù)中心計算密度提升帶來散熱挑戰(zhàn)在過去，算力性能提升主要通過半導體工藝增加晶體管密度實10100010CPU200W，最新發(fā)布的CPUGPUA100/A800推出的新一代H100/H800單卡功率接近700W，熱流密度高達87.5W/cm2。近三十年來，信息量的迅猛增長對IT設備的性能提出越來越高的要求，隨著IT技術的快速發(fā)展，電子器件及服務器的功率密度不斷升高，根據(jù)ASHRAE統(tǒng)計及預測，不同用途數(shù)據(jù)中心的標準機架功率密度還會進一步上升。以電信/通訊為主要用途的服務器，單機架5kW/rack10kW/rack～15kW/rack圖2標準機架功率密度統(tǒng)計及預測[2]IT[3]。1012410℃，平均電子元器件的壽命CPUGPUCPU55-65℃，25CPU（二）數(shù)據(jù)中心能耗水平分析2220億W30%20254000億kWh5.8%。根據(jù)UptimeInstitute2023（PUE平，2023年穩(wěn)定在1.58。自2014年以來年平均PUE值維持在1.55-1.65范圍內(nèi)，即IT設備自身能耗占比約為61%—65%，以制冷為主的其他能耗占比約為35%—39%。AI9PUE1.2ITIT（三）散熱和能耗問題驅(qū)動冷卻技術進步數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)能耗占比僅次于IT空氣冷卻技術演進路徑IT數(shù)據(jù)存儲和簡單計算階段。數(shù)據(jù)中心最早出現(xiàn)在2060年代，采用的是以主機為核心的計算方式，一臺大型主機就是數(shù)據(jù)中心，如IBM360系列計算機，其主要業(yè)務是數(shù)據(jù)的集中存儲和管理。機柜功率密度約為1～2kW/rack，主要依靠空調(diào)系統(tǒng)和機柜內(nèi)部風扇即可滿足散熱需求。數(shù)據(jù)處理及業(yè)務應用階段。2070年代以后，隨著計算需求的不斷增加、計算機價格的下降以及廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)的普算任務。機柜功率密度約為1～5kW/rack，主要依靠機房空調(diào)系統(tǒng)和機柜內(nèi)部風扇進行散熱，冷卻效率較早期有所提升。數(shù)據(jù)運營服務階段。2090年代，互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展使網(wǎng)絡應用多樣化，客戶端／服務器的計算模式得到廣泛應用。數(shù)據(jù)中心具備了核心計算和核心業(yè)務運營支撐功能。機柜功率密度為5～10kW/rack，主要依靠機房空調(diào)系統(tǒng)、機柜內(nèi)部風扇，并采用冷熱空氣管理、后門熱交換器等冷卻方式，冷卻效率顯著提升。21速發(fā)展使數(shù)據(jù)中心進入了新的發(fā)展階段。機柜功率密度不斷抬升，10kW/rack～15kW/rack機柜成為主流，空調(diào)制冷系統(tǒng)結(jié)合自然冷卻技術的制冷方式成為降低數(shù)據(jù)中心能耗的有效手段；同時，液冷技術既能解決高熱流密度芯片散熱問題，又可實現(xiàn)全年全地域自然冷卻，大幅降低制冷能耗，作為新興技術迅速占據(jù)市場。液冷技術興起路線氣冷卻成為解決散熱難題的最優(yōu)解。1964年，IBM推出了世界首款冷凍水冷卻計算機為安裝部署更為簡單，液冷技術并未被重視。21世紀初，隨著芯片功對外發(fā)布基于49年l年，美國綠色革命冷卻技術公司GRC首創(chuàng)為了容納浸沒TPU3.0pod因其如工信部規(guī)定新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE1.32015年推出國內(nèi)首款標準化量產(chǎn)的冷板液冷服務器，同模使用的第一個公開案例。2017FusionServer板級液冷方案，同年浪潮發(fā)布了以冷板液冷服務器為核心的解決方案；2018年阿里在其自建的張北數(shù)據(jù)中心部署了浸沒式液冷系統(tǒng)；2019年中隨著國內(nèi)主流服務器廠商紛紛加快推出自己的液冷服務器和液冷系三、綠色冷卻技術研究在不同的數(shù)據(jù)中心項目上如何選擇合適的冷卻方案也成了人們高度（一）冷卻技術分類數(shù)據(jù)中心的排熱是將電子設備產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移到室外環(huán)境的過IT設備為主的發(fā)熱源的熱量由流動的冷卻介質(zhì)（如空氣、液（如圖3所示）。隨著能耗成本的不斷攀升和全球不同國家對數(shù)據(jù)中心PUE圖3數(shù)據(jù)中心冷卻技術分類服務器側(cè)綠色節(jié)能技術分類見圖1000～3500倍，意味著冷卻液體可以吸收大量熱量而10～40倍，同等圖4空氣冷卻及液體冷卻工作原理（如圖5所示）。圖5液冷技術分類（自然冷卻技術分類然冷卻和水側(cè)自然冷卻。這兩類自然冷卻方式又可分為若干不同類型，如表6所示。表6數(shù)據(jù)中心自然冷卻方式[4]分類方式空氣側(cè)直接空氣冷卻全新風直接冷卻直接蒸發(fā)冷卻間接空氣冷卻熱管間接蒸發(fā)冷卻帶自然冷卻的風冷冷水機組風道換熱系統(tǒng)水側(cè)直接水冷卻海水湖水、江河水直接冷卻冷卻塔水直接冷卻間接水冷卻冷卻塔+板式換熱器干冷器閉式冷卻塔海水+板式換熱器LNG冷能（二）冷板式液冷技術技術原理（6圖6冷板式液冷技術原理圖冷板式液冷基礎設施系統(tǒng)工作原理圖如圖7所示，服務器內(nèi)主（元（又稱“CDU”），與冷量分配單元一側(cè)次常溫冷卻水進行換熱，CDU圖7冷板式液冷基礎設施系統(tǒng)工作原理圖關鍵技術與設備機柜和服務器形態(tài)（manifold）為進一步提升生產(chǎn)安裝工作效率，減少安裝過程中因部件匹配度冷板設計要求冷板基板應選擇導熱性強、不易腐蝕的金屬或合金材料，一般采用銅或鋁合金材質(zhì)。冷板設計在滿足發(fā)熱元器件散熱要求的前提下，還要盡可能減少內(nèi)部流阻；還應考慮芯片的承重水平，以及芯片對冷板扣合力的承受度。嵌入/（/、）（）圖8冷板冷卻液冷板式液冷二次側(cè)冷卻液的選擇應滿足與所有直接接觸的材料互相兼容，并具備長期可靠性、導熱性、防腐蝕性、抑菌性等功能。20%～30%/冷板式液冷二次側(cè)水基冷卻液水質(zhì)要求如表7所示。表7水基冷卻液水質(zhì)標準水質(zhì)標準項目單位二次側(cè)水質(zhì)要求/推薦pH（25℃）/8.0~8.7要求電導率μs/cm（25℃）<2000要求濁度NTU<10要求菌落總數(shù)（微生物）cfu/ml<1000推薦硫酸根mg/L<10推薦氯離子mg/L<30推薦總硬度mg/L,asO3<20推薦銅離子mg/L<1.0推薦鐵離子mg/L<1.0推薦鋁離子mg/L<1.0推薦緩蝕劑mg/L必須要求殺菌劑mg/L必須要求冷量分配單元（CDU）（coolantdistributionunit，簡稱“CDU”），熱，并對液冷IT（——緩沖裝置用于穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，降低補液泵的啟停頻率；——泄壓裝置用于防止系統(tǒng)超壓，保護系統(tǒng)設備。冷板式液冷CDU9所示。在CDUCDUCDU圖9冷板式液冷CDU工作原理示意圖CDU功能如下：提供循環(huán)動力：為室內(nèi)系統(tǒng)的冷卻液提供循環(huán)動力，保證自動監(jiān)控運行狀態(tài)：綜合分析系統(tǒng)運行狀態(tài)，自動監(jiān)控、負責熱交換：CDU其他：解決方案冷板式液冷數(shù)據(jù)中心冷卻方式采用液冷為主、風冷為輔的混合冷卻模式。服務器內(nèi)的主要散熱元器件CPU、GPU、內(nèi)存等產(chǎn)生的熱量通過與冷板內(nèi)的液體進行熱交換并帶出服務器，這一部分的熱量占服務器總熱量的50%—80%，剩余少部分的熱量采用傳統(tǒng)的空氣冷卻技術，通過空氣與服務器進行熱交換。的水質(zhì)，采用開式冷卻塔時還應在CDU和開式冷卻塔之間增加一次板式換熱。冷板式液冷系統(tǒng)二次側(cè)支持35℃以下供液溫度，一次側(cè)支持15℃～33℃進水溫度，自然環(huán)境完全滿足液冷系統(tǒng)一次側(cè)散熱需求，無需冷水機組等高能耗制冷設備，冷板式液冷數(shù)據(jù)中心PUE可低至1.2以下，相比傳統(tǒng)風冷方式節(jié)能20%以上。冷板式液冷解決方案可引用液冷占比LPE這一概念，來衡量數(shù)據(jù)YD/T3980-20213-1LPE=PL/P0 3-1式中：LPE:liquidperformanceefficiency縮寫，液冷性能效率，簡稱液冷占比；PL技術特點冷板液冷方案一般具備以下特點：1000～3500吸收大量熱量而不會顯著升高溫度；液體的對流換熱系數(shù)是空氣的熱量從設備中快速地帶走，散熱效率得到大幅提升。冷板式液冷技術散熱效率更高，可滿足芯片熱流密度50W/cm2～60kWCLF0.120%總體低可將風冷服務器改造為冷板液冷服務器，相比其他液冷技術更具改造優(yōu)勢。將冷板替代原服務器散熱風扇部件，簡單改裝即可適用。服務器與機柜的連接采用快速接頭，服務器上下架可實現(xiàn)冷卻系統(tǒng)在線插拔，不影響其他服務器正常運行。另外，保留了原有服務器的形態(tài)及維護方式，不影響用戶使用習慣。CDU設備具有進出液溫度、流量等智能監(jiān)控功能，及漏液故障告警和定位功能，液冷系統(tǒng)可靠性得到保障。適用范圍冷板式液冷技術解決方案適用范圍如下：適用于全年全地域環(huán)境條件：冷板式液冷系統(tǒng)利用液體作為傳熱介質(zhì)帶走服務器熱量，利用室外側(cè)常溫冷卻水即可完成熱交適用于中高熱流密度芯片散熱：冷板與服務器高發(fā)熱元器10-15kN/m2）存在的問題根據(jù)賽迪顧問《20232020年—202290%20102015年中科曙光完成首個國內(nèi)首個冷板式液冷服務器大規(guī)模商業(yè)應用項運維要求冷板式液冷系統(tǒng)運維要求如下：運維人員需定期對液冷系統(tǒng)進行巡檢。日常巡檢主要檢查基礎上增加以下環(huán)節(jié)：——檢查CDU電控系統(tǒng)散熱風扇運行是否正常；——檢查CDU后部管路連接處是否有泄漏；——檢查電動調(diào)節(jié)閥手自動控制功能；——校驗壓差旁通閥和安全閥功能；——循環(huán)泵手自動控制和輪切檢查，如異常需及時維護；——對CDU本體進行除塵去污。需對二次側(cè)在運行的冷卻介質(zhì)進行定期質(zhì)量監(jiān)測，若出現(xiàn)超標或污垢腐蝕等情況時，需要依據(jù)相關規(guī)定進行補液、更換冷卻介質(zhì)等。在冷卻介質(zhì)的充排液處理時，應該參照維護手冊進行并遵守相關規(guī)程，最大限度地降低容器或管路的對外裸露面積；3%—5（三）相變浸沒式液冷技術技術原理相變浸沒式液冷技術原理是指通過發(fā)熱元器件與冷卻液體直接接觸進行散熱，即將服務器的主板、CPU、內(nèi)存等發(fā)熱元器件完全浸見圖10）。圖10相變浸沒式液冷技術原理圖經(jīng)CDM圖11相變浸沒式液冷技術基礎設施系統(tǒng)工作原理圖關鍵技術與設備機柜和服務器形態(tài)中科曙光推出的相變浸沒式液冷服務器系統(tǒng)以計算機柜和冷量12（見圖12）。在項目圖12“一拖二”液冷計算單元冷卻液碳氟化合物冷卻液具有以下特點：——具有良好的化學穩(wěn)定性和良好的熱穩(wěn)定性；——具備良好的絕緣性和電氣特性；——具有良好的材料兼容性；——介電常數(shù)低，可保證高頻信號在冷媒中的可靠傳輸；——安全性高，具有良好的熱穩(wěn)定性，ODP值為零，大氣壽命冷量分配模塊（CDM）模塊（coolantdistributionmoduleIT設備提供冷量分配和智能管理的模塊。相變浸沒式液冷CDM由冷凝器、循（）相變浸沒式液冷CDM工作原理示意圖如圖13所示。在CDM的二次側(cè)循環(huán)中，CDM提供低溫液態(tài)冷卻液至分集液器，再通過分集液器平CDM換熱器中升溫后的圖13相變浸沒式液冷CDM工作原理示意圖CDM功能如下：提供循環(huán)動力：為室內(nèi)系統(tǒng)的冷卻液提供循環(huán)動力，保證自動監(jiān)控運行狀態(tài)：綜合分析系統(tǒng)運行狀態(tài)，自動監(jiān)控、負責熱交換：CDU其他：提供冷卻液凈化、儲液等功能；支持刀片運維下架解決方案340kW168kW。相變浸沒式液冷系統(tǒng)二次側(cè)支持38℃～40℃以下供液溫度，一次側(cè)支持15～35℃供水溫度。一次側(cè)可選擇開式冷卻塔或閉式冷卻塔、干冷器，為保證進入冷量分配模塊（CDM）的水質(zhì)，采用開式冷卻塔時還應在CDMPUE1.130%技術特點相變浸沒式液冷散熱效率極高，可滿足芯片熱流密度高達100W/cm2～150W/cm2。滿足計算節(jié)點緊湊化部署，單機柜功率高達168kW，縮短了節(jié)點間的通信距離，突破了大系統(tǒng)高速網(wǎng)絡通信延時無需配置任何風扇，噪音低至45dB，實現(xiàn)“靜音機房”效果。0.0430%以上?？傮wTCO相變浸沒式液冷服務器系統(tǒng)具有監(jiān)控刀片服務器刀殼內(nèi)的氣體壓力、液體溫度、液體液位等功能，與CDM設備聯(lián)動控制CDM供液溫度、壓力等參數(shù)，并具備漏液故障告警和定位功能，服務器系統(tǒng)可靠性得到保障。適用范圍相變浸沒式液冷技術解決方案適用范圍如下：適用于全年全地域環(huán)境條件：相變浸沒式液冷系統(tǒng)利用液適用于超高熱流密度芯片散熱：計算節(jié)點全部發(fā)熱元器件的散熱需求，解決方案低至1.1以下，尤其適用于高密度存在的問題2018密度計算場景的大型、超大型數(shù)據(jù)中心。隨著生成式AI成本高冷卻液：用于相變浸沒式液冷的進口低沸點碳氟化合物冷卻液成本較高，是相變浸沒式液冷解決方案整體成本偏高的主要原因之一。目前國內(nèi)相關廠家通過大量投入實現(xiàn)了國產(chǎn)自主可控產(chǎn)品，完成各項參數(shù)的長周期測試，產(chǎn)品參數(shù)與進口碳氟化合物冷卻液一致，甚至個別參數(shù)（如溫室效應值GWP）優(yōu)于進口產(chǎn)品，見表8。在國內(nèi)廠家、表8國內(nèi)外主流碳氟化合物冷卻液產(chǎn)品參數(shù)對比型號參數(shù)SFM-5016NFC-72Novec7100沸點℃（常壓）505661密度kg/m3161816801510比熱J/kg·K122011001183潛熱kJ/kg9088112運動粘度cSt0.370.380.38介電常數(shù)1kHz臭氧消耗潛值ODP000溫室效應值GWP207400297產(chǎn)業(yè)鏈成熟度不足相變浸沒式液冷系統(tǒng)架構及產(chǎn)品標準化程度不足的問題同冷板式液冷技術，詳見本白皮書冷板式液冷技術部分相關內(nèi)容。運維要求相變浸沒式液冷系統(tǒng)運維要求與冷板式系統(tǒng)要求基本相同，詳見刀片式服務器需要下架維護時，應按照流程要求正確使用冷卻液泄漏時，對大量溢出或泄露的冷卻液，用泵抽回到（四）單相浸沒式液冷技術基本原理單相浸沒式液冷是以液體作為傳熱介質(zhì)，將發(fā)熱電子元件直接浸單相浸沒系統(tǒng)原理圖如圖14所示，單相浸沒液冷是將服務器放浸沒在腔體的冷卻介質(zhì)中，服務器運行時發(fā)熱器件會產(chǎn)生大量的熱被收集后送入CDU圖14單相浸沒冷卻原理示意圖關鍵技術和設備（CDU）CDU常見為柜式結(jié)構，內(nèi)設有循環(huán)泵、過濾器和換熱器等。CDU的特點包括：14個——內(nèi)置斷路器，可防止電氣過載；——設有主用泵和備用泵，因此可實現(xiàn)冗余運行；——主用泵和備用泵采用電氣隔離設計，可獨立運行；——支持2N冗余。備用泵水系統(tǒng)可以承擔主泵的全部負荷；——雙泵系統(tǒng)共用同一換熱器，可實現(xiàn)主備泵無縫切換；——進出口采用軟管寶塔接頭，方便快捷。/回液管采用特殊設計，確保Coolant單相浸沒式液冷用冷卻液特點如下：——兼容標準服務器的所有器件；——絕緣性好；——對人體及環(huán)境無害；——單相換熱無揮發(fā)；——安全可靠，閃點237℃，凝點-60℃；——性能穩(wěn)定，不吸水。解決方案系統(tǒng)主要由CDU、若干TankCDUTankTankCDUCDU1個、24個15系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)圖15系統(tǒng)示意圖技術特點單相浸沒式液冷具有以下特點：——沒有空調(diào)、加濕的控制，沒有壓縮機，無需冷凍水機組；——無需架空地板；——服務器無需風扇，減載10%～20%；——接受不同形式水源；——運行環(huán)境要求低；——冷卻液不揮發(fā)，并兼容標準服務器所有硬件；適用范圍單相浸沒式液冷適用范圍廣，基本不受地域的限制。存在的問題目前，單相浸沒式液冷存在的主要問題是冷卻液的成本較高，但隨著應用規(guī)模的擴大，冷卻液的成本有望逐步下降。運維要求濾芯更換應每6～12個月更換冷卻液的濾芯。換熱器鋅陽極檢查鋅陽極625%，70%。CDU漏液維護——所有密封墊；——所有管道配件；——所有軟管夾；——泵頭到泵電動機的連接。（3）Tank定期巡檢濾網(wǎng)維護要求：——應定期檢查所有濾網(wǎng)是否存在阻塞和顆粒積累?！枰獣r卸下清洗并重新安裝任何積聚或被雜物堵塞的冷卻劑濾網(wǎng)。——濾網(wǎng)如果損壞需及時更換。液位檢查要求：——冷卻液泵運行時，檢查機架是否存在氣泡。這是不平衡、冷卻液不足或出現(xiàn)泄漏的跡象。——檢查況，如果防溢板中存在過量冷卻劑，則需要使用通用清洗技術進——檢查系統(tǒng)Tank內(nèi)的液位是否足夠。液面應在回液濾網(wǎng)固定螺栓頂部以上25mm處。（五）間接蒸發(fā)冷卻技術基本原理間接蒸發(fā)冷卻技術基本原理是通過水蒸發(fā)吸熱降低空氣溫度來冷制冷劑側(cè)間接蒸發(fā)冷卻技術和水側(cè)間接蒸發(fā)冷卻技術。圖16間接蒸發(fā)冷卻原理示意圖關鍵技術和設備-間接蒸發(fā)冷卻空-空換熱機組為風側(cè)間接蒸發(fā)冷卻技術應用的一種形式，在空-空換熱器位置設置噴淋裝置，同時需要設置補冷盤管，可以送出滿足要求的風量。3100％，干工況模式 濕工況模式 混合工況模式圖17風側(cè)間接蒸發(fā)冷卻技術應用方式帶有間接蒸發(fā)冷卻功能的智能熱管全變頻氟泵空調(diào)為制冷劑側(cè)間變頻壓縮機模式 混合制冷模式 全自然冷模式 間接蒸發(fā)模式圖18制冷劑側(cè)間接蒸發(fā)冷卻技術應用方式間接蒸發(fā)冷卻冷水機組為水側(cè)間接蒸發(fā)冷卻技術應用的一種形圖19水側(cè)間接蒸發(fā)冷卻技術應用方式解決方案- 側(cè)面安裝 b)頂層安裝圖20安裝示意圖智能熱管空調(diào)是一套由高效風冷變頻壓縮機+變頻室外機+氟泵+AI自我優(yōu)化技術降圖21圖22空調(diào)水系統(tǒng)架構圖技術特點間接蒸發(fā)冷卻機組的技術特點主要有：具有較高的全年能效比。水汽化潛熱大，蒸發(fā)冷卻效果比需要耗水。間接蒸發(fā)冷卻技術需要消耗水資源，一般是采適用范圍-8kW/智能熱管氟泵空調(diào)是在風冷直膨式系統(tǒng)的室外冷凝器上增加間接9表9部分城市智能熱管全變頻氟泵機組pPUE與AEER[5]空調(diào)負載率100%空調(diào)負載率75%空調(diào)負載率50%北京pPUE0.1470.1070.085AEER6.809.3511.76天津pPUE8AEER6.679.0912.50上海pPUE0AEER5.888.3310.00廣州pPUE3AEER5.006.257.69重慶pPUE0AEER5.267.1410.00深圳pPUE4AEER4.765.887.14哈爾濱pPUE0.110.080.06AEER9.0912.5016.67長春pPUE0.120.080.06AEER8.3312.5016.67石家莊pPUE9AEER6.679.0911.11南京pPUE9AEER5.888.3311.11杭州pPUE0AEER5.887.6910.00合肥pPUE9AEER5.888.3311.11濟南pPUE9AEER6.258.3311.11成都pPUE9AEER5.888.3311.11武漢pPUE0AEER5.567.6910.00南寧pPUE3AEER5.006.257.69?？趐PUE0.1930.1640.138AEER5.186.097.25貴陽pPUE0.1610.120.096AEER6.218.3310.42懷來pPUE0.140.1060.083AEER7.149.4312.05烏蘭察布pPUE0.1040.0840.063AEER9.6111.9015.87中衛(wèi)pPUE0.1330.1010.078AEER7.529.9012.82河源pPUE0.1870.1570.131AEER5.356.377.63清遠pPUE0.1840.1550.129AEER5.436.457.75廊坊pPUE0.1490.1140.090AEER6.718.7711.11張家口pPUE0.1140.0840.063AEER8.7711.9015.87表格數(shù)據(jù)來源：ODCC《數(shù)據(jù)中心智能熱管全變頻氟泵技術白皮書》，參數(shù)基于室內(nèi)回3520℃工況條件下計算得出間接蒸發(fā)冷卻冷水機組適用于水資源充沛區(qū)域，通常作為水冷冷水系統(tǒng)的冷卻塔使用，也可以在全年氣候適宜區(qū)域直接提供冷水。存在的問題間接蒸發(fā)冷卻機組存在的問題主要有：-對水質(zhì)的要求特別嚴格，水處理技術的應用特別關鍵。換組同時應有水流量、水壓、水電導率、水pH運維要求運維方面的要求主要有以下幾點：定期檢查設備各部件是否運行正常，如有異常，進行相應定期檢查程序控制是否運行正常，如有異常，進行相應故定期檢查水系統(tǒng)水質(zhì)，集水盤定期清洗排污，噴嘴是否臟堵。對制冷劑側(cè)間接蒸發(fā)冷卻機組，室外冷凝器定期清洗換熱（如）對制冷劑側(cè)間接蒸發(fā)冷卻機組，室外冷凝器噴淋水系統(tǒng)定空調(diào)風系統(tǒng)要根據(jù)過濾網(wǎng)的臟堵情況檢查更換，在使用期間過濾網(wǎng)必須每月檢查一次并按要求更換。更換過濾網(wǎng)之前關閉電（六）制冷劑自然冷卻技術技術原理氟泵技術氟泵技術是在原直膨式空調(diào)系統(tǒng)中增加制冷劑泵及配套，制冷劑（、（ a）單元式 b）多聯(lián)式圖23氟泵制冷循環(huán)示意圖根據(jù)室外環(huán)境溫度，氟泵空調(diào)一般具備以下三種運行模式：過渡季節(jié)制冷模式，泵循環(huán)提供的冷量無法滿足機房換熱量的需求，此時需啟動壓縮機進行冷量補充。壓縮機制冷模式，無法利用室外自然冷源，機組運行在完全壓縮機工作模式下。熱管技術熱管是一種具有極高導熱性能的傳熱元件，通過在全封閉真空管空調(diào)系統(tǒng)中冷媒管路及內(nèi)部的冷媒組合類似熱管，能夠不通過壓）。技術分類、適用范圍及存在的問題制冷劑自然冷卻技術可以有多種劃分方式，具體見下表所示。表10制冷劑自然冷卻技術分類序號類別二級適用范圍存在的問題分體式氟泵空調(diào)就是通常說的氟泵DX空氟泵技術單元式氟泵空（一）分體式氟泵空調(diào)單臺制冷量改造大、中小數(shù)據(jù)中心場景，可以適應不同分體氟泵空調(diào)技術比冷凝器占地面積較小。機柜密度機房，可根據(jù)機房分期靈活部署。可以配置冷凝器水噴淋來實現(xiàn)更好的節(jié)能效果，在北方冬季氟泵可發(fā)揮明顯節(jié)能作熱回收。整體式氟泵空調(diào)100~400kW，整體式結(jié)構可以支持熱回收。整體式氟泵空調(diào)一般室外面積或者屋面面管散熱，阻力較大。多聯(lián)式氟泵空（多）渦旋壓縮機相變多聯(lián)系統(tǒng)渦旋壓縮機相變多聯(lián)系統(tǒng)采用渦旋壓縮機，可以實現(xiàn)熱回收。分體氟泵空調(diào)技術比較成熟，維護簡單，投資成本較低。新型室外冷凝器占地面積較小。單臺壓縮機故障的影響面較小。磁懸浮相變多聯(lián)系統(tǒng)臺室外機拖多個室內(nèi)機，室內(nèi)機有房間空形式。單臺壓縮機制冷量100~1000kW，磁懸浮壓縮機屬于離用風冷冷凝器占地面器間接蒸發(fā)冷卻方式凝器間接蒸發(fā)冷卻。增加熱回收模塊或水氟換熱器可以實現(xiàn)熱回收。縮機故障影響面較大。氣懸浮相變多聯(lián)系統(tǒng)臺室外機拖多個室內(nèi)機，室內(nèi)機有房間空150~300kW，適器可以實現(xiàn)熱回收。氣懸浮壓縮機屬于離用風冷冷凝器占地面器間接蒸發(fā)冷卻方式壓縮機故障影響面較大。熱管技術運行模式氣動熱管氟泵空調(diào)具備的功能，需要壓縮機運行需要較大動力，能耗較大重力熱管氟泵空調(diào)具備的功能，冷凝段與蒸發(fā)段需有高度差冷媒重力驅(qū)動，無需能耗液動熱管氟泵空調(diào)具備的功能，需要氟泵運行需要一般動力，能耗較小氟泵空調(diào)系統(tǒng)關鍵技術設備分體式氟泵空調(diào)整體式氟泵機組除了分體氟泵空調(diào)以外，近幾年又興起了整體式氟泵機組方案，針對大型數(shù)據(jù)中心場景的制冷解決方案。整體式氟泵空調(diào)機組是通過氟泵多聯(lián)機系統(tǒng)ECECEEV氣懸浮、磁懸浮壓縮機系統(tǒng)屬于無油系統(tǒng)，因運行壓力較小，銅重力熱管空調(diào)室外側(cè)用水冷冷卻的水冷重力熱管空調(diào)是采用水冷換熱器進行水氟熱交換，應用于熱管背板。動力熱管空調(diào)技術特點分體式氟泵空調(diào)技術特點分體式氟泵空調(diào)最為常見，氟泵空調(diào)的制冷系統(tǒng)可以在室外環(huán)境溫度達到設定值時自動調(diào)節(jié)接入氟泵運行模式，并停止壓縮機運行，通過氟泵的動力帶動整個制冷循環(huán)。氟泵的運行功率非常小，所以可以實現(xiàn)很大的節(jié)能效果。技術特點如下：全變頻設計，節(jié)能效果顯著壓縮機、室內(nèi)風機、室外風機、電子膨脹閥、氟泵等關鍵器件采用全變頻設計，可根據(jù)機柜熱負載自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)10%—110%冷量輸出。三種運行模式、自動調(diào)節(jié)，適用各種工況環(huán)境當提高機房內(nèi)回風溫度，或者制冷設備處于部分負荷的情況下，氟泵循環(huán)工作時長增加，可以更多地利用自然冷。同時氟泵技術結(jié)合采用間接蒸發(fā)冷卻技術及重力熱管技術，可以高壓噴霧的形式，一部分通過等焓的過程降低冷凝器周邊的空氣溫整體式氟泵機組技術特點整體式氟泵空調(diào)機組通過低功率氟泵充分利用大氣自然冷源實現(xiàn)數(shù)據(jù)機房制冷的一體化設備，通常大型數(shù)據(jù)中心采用單機組冷量100ｋW～400ｋW100ｋW～200ｋW。整體式氟泵空調(diào)機組具備如下特點：集成壓縮機、氟泵制冷雙循環(huán)全變頻設計10%—110整體式設計（5h）。模塊化設計氟泵多聯(lián)系統(tǒng)技術特點50kＷ～400k渦旋壓縮機氟泵多聯(lián)空調(diào)的技術特點如下：新一代變頻渦旋壓縮機可靠與節(jié)能大幅提升新一代變頻渦旋壓縮機采用CoreSenseTM優(yōu)化變頻技術：該變頻壓縮機技術可安全運行在1000-7200RPM的寬頻率范圍內(nèi)，并能夠提高部分負荷和除濕工況能效。永磁同步電機：永磁同步電機具有較高的運轉(zhuǎn)效率和功率因數(shù)，3%～12%；而且在體積和最高運作轉(zhuǎn)速與異步電動機一樣的條件下輸出功率也高出10%～模塊化多聯(lián)式設計1組可投入運行或加載補冷，系統(tǒng)安全性更高。30%～40%。雙循環(huán)三模式設計2PID高適應性和高可靠性氣懸浮或磁懸浮相變系統(tǒng)技術特點如下：1）氣懸浮或磁懸浮無油離心壓縮機技術應用無油潤滑磁懸浮技術可消除油系統(tǒng)維護、可消除摩擦損耗。98%。變頻技術可實現(xiàn)無級調(diào)速，啟動電流低至2A、極高的部分負荷性能。620%系統(tǒng)控制高度集成化，方便運維管理多末端自由配置運維要求運維要求如下：（2）室外冷凝器定期清洗換熱器翅片，每年至少清洗兩次，當處理。地面或設備框架振動而晃動，否則應采用緊固物件對制冷管道進行加固。（七）全新風直接冷卻技術全新風直接冷卻基本原理新風直接自然冷卻系統(tǒng)主要由室內(nèi)機組，含新風閥、回風閥及防（24）。圖24新風直接自然冷卻系統(tǒng)工作原理示意圖24℃時，機組在壓縮機模式運行，機組運行方式為：壓縮機運行+室內(nèi)側(cè)風循環(huán)。室內(nèi)回風閥完全打開，排風18℃～24℃范圍內(nèi)時，機組在混合運行，機+18℃時，機組運行新風自然冷卻模式，全新風直接冷卻技術特點全新風直接冷卻產(chǎn)品設備25），大部分以客戶實際機房定外低溫低濕空氣給機房降溫，節(jié)能60%以上，低壓頭風機矩陣采用EC圖25不同產(chǎn)品形式全新風直接冷卻應用領域新風自然冷卻系統(tǒng)應該在數(shù)據(jù)中心建設之前就考慮該方案，并圍應用規(guī)模方面，新風自然冷卻系統(tǒng)適用于中國大部分區(qū)域，且適圖26新風自然冷卻數(shù)據(jù)中心示意圖（八）自然水冷源（海水、湖水、江河水）直接冷卻技術基本原理自然水冷源是一種利用自然水體（如海水、湖水、江河水）作為關鍵技術和設備解決方案圖27提供了一種湖水作為自然水冷源的解決方案，該解決方案））。這樣的循環(huán)系統(tǒng)降低機械制冷設備的投入和電力消耗，使得直接水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)成為一種相對節(jié)能、環(huán)保的數(shù)據(jù)中心冷卻解決方案。圖27自然水冷源直接冷卻系統(tǒng)技術特點相對于傳統(tǒng)的機械制冷系統(tǒng)來說，能夠顯著減少對電力的依賴，直接水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)通常不依賴于復雜的機械設備，因此在設數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定性和可用性。冷卻系統(tǒng)通常在運行成本上更為經(jīng)濟。尤其是在氣溫相對較低的地冷卻水是通過熱交換過程循環(huán)使用的，而不是直接消耗。與傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)相比，直接水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)通?？梢詫崿F(xiàn)較低的水耗。適用范圍在規(guī)劃新建數(shù)據(jù)中心時，可以在設計階段考慮直接水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)，以更好地利用周圍環(huán)境的冷卻能力。存在的問題水質(zhì)和水源穩(wěn)定性。直接水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)對水質(zhì)和水源環(huán)境影響。數(shù)據(jù)中心排放的熱水可能對周圍的水生態(tài)系統(tǒng)冬季問題。在極寒的冬季，自然水源可能會結(jié)冰，導致冷微生物和生物污染。冷卻水中的微生物和生物污染可能會安全性。在設計中需要考慮水源的安全性，以防止外部因運維要求水質(zhì)監(jiān)測和處理。定期對冷卻水的水質(zhì)進行監(jiān)測，以檢測處理措施，如添加防腐劑、抗菌劑等。管道系統(tǒng)檢查。定期檢查冷卻水的管道系統(tǒng)，確保沒有泄自動化控制系統(tǒng)。使用自動化控制系統(tǒng)來調(diào)整冷卻系統(tǒng)的備用設備和應急計劃。部署備用設備，如備用水泵或備用。培訓人員技能。確保運維人員具有必要的培訓和技能，能記錄和報告。記錄系統(tǒng)的性能數(shù)據(jù)，包括溫度、水質(zhì)、維綜合考慮這些要求，可以幫助確保直接水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行，并最大程度地減少可能的故障風險。（九）冷卻塔技術基本原理P’vPaPvPa圖28關鍵技術和設備數(shù)據(jù)中心常用的是機械通風閉式塔、開式塔，其中機械通風開式塔有常規(guī)開式冷卻塔及間接蒸發(fā)冷卻塔。從而很好地保護主設備的高效運行，提高了設備的使用壽命。這個有一個前提條件就是需要無限的換熱時間和無限大的閉式冷卻圖29閉式冷卻塔示意圖3℃～5℃。圖30開式冷卻塔示意圖（）圖31間接蒸發(fā)冷卻塔示意圖解決方案圖32空調(diào)冷卻水系統(tǒng)示意圖圖33空調(diào)冷凍水系統(tǒng)示意圖技術特點冷卻塔作為一種重要的冷卻設備，具有以下幾個主要特點：（冷卻塔的設計可以根據(jù)具體的應用需求進行定制。尺寸、形狀、材料和附件等方面可以根據(jù)項目要求進行調(diào)整。這使得冷卻塔能夠滿足不同場景和要求的冷卻需求。適用范圍存在的問題冬季溫度較低的地區(qū)會出現(xiàn)凍結(jié)危險，需采取防凍措施。運維要求1（）（十）干冷器技術基本原理（DRY（圖34干冷器基本原理示意圖關鍵技術和設備CFD換熱盤管設計承壓能力不小于1.6MPa，具備優(yōu)秀耐壓能力。換熱器采用防腐涂層鋁翅片，保證換熱性能，最大程度地減緩換熱器的腐蝕問題。高效軸流風機，采用EC風機，實現(xiàn)無級調(diào)速。其可靠性高，使用壽命長，EC風機比普通風機節(jié)能超過30%。通過顯示屏可實時查看風機轉(zhuǎn)速運行狀態(tài)，可實時讀取故障信息，有利于狀態(tài)查看和狀態(tài)定位。////（）采用DC電機離心式霧化器，微霧蒸發(fā)技術，水霧化效率更高，更加節(jié)水。霧化器進水通道尺寸大于機械噴嘴水流通道尺寸，不容易被堵塞。解決方案圖35干冷器取代冷卻塔FreeCooling自由冷卻36在夏季提供壓縮機運行所需要的冷卻水；在冬季提供自由冷卻所需要的冷凍水。圖36干冷器用于自然冷源系統(tǒng)示意圖三種運行模式的原理圖如下： a）機械制冷模式 b）混合制冷模式 c）自然冷源制冷模式圖37三種運行模式原理圖技術特點采用霧化離心技術，無需單獨配置增壓水泵，水霧為平行水霧，霧化顆粒更小，換熱效果更好。結(jié)構簡單，故障率低，減少了維護和維修的工作量和成本?？蓪崿F(xiàn)365天×24小時不間斷運行；采用高效EC風機，實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，啟動無電流沖擊；強大的智能控制系統(tǒng)，采用PID調(diào)節(jié)技術，同時具備完備的告警保護和專家級的自診斷功能。適用范圍干冷器用于空調(diào)的水冷系統(tǒng)和自由冷卻系統(tǒng)時，適用于各存在的問題相對于冷卻塔而言，干冷器的占地面積較大。同等換熱能換熱器采用銅管鋁翅片形式，換熱器表面容易覆蓋污垢、0℃時，需要添加防凍液運維要求設備不需要特殊檢修。然而，常規(guī)檢查和保養(yǎng)可以保證設定期檢查設備各部件是否運行正常，如有異常，進行相應定期檢查電氣系統(tǒng)，建議每半年對電氣系統(tǒng)進行一個維護定期水質(zhì)檢測，水質(zhì)檢測是水處理的重要環(huán)節(jié)之一，水質(zhì)1四、綠色低碳技術（一）AI能源管控技術當前數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)大多采用制冷設備自帶的基本控制方“設備的基本控制方式，AI采用的智能采集器除采集大量溫度數(shù)據(jù)之外，還可以采集制冷設備、供配電設備、IT信息設備的能耗數(shù)據(jù)供數(shù)據(jù)中心的AI智慧節(jié)能控制系統(tǒng)，通常具備AI典型的AI能源管控系統(tǒng)架構示意圖如下：圖38典型AI能源管控系統(tǒng)架構示意圖從上圖可見，業(yè)務區(qū)、電力區(qū)和室外區(qū)的設備、溫濕度傳感器通過采集器、交換機接入AIAIAI智慧節(jié)能探索，采用強化學習和回歸預測，使機房空調(diào)系統(tǒng)（二）余熱利用2℃1.52020922752030年前達到峰值，努力爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和。45%表11余熱回收利用相關政策序號政策/標準文件內(nèi)容1《公共建筑節(jié)能設計標（GB50189—2015）有可利用的廢熱或工業(yè)余熱的區(qū)域，熱源宜采用廢熱或工業(yè)余熱2《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》（GB50174—2017）數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設計時，應分別計算自然冷卻和余熱回收的經(jīng)濟效益，并應采用經(jīng)濟效益最大的節(jié)能設計方案3住房城鄉(xiāng)建設部《綠色數(shù)據(jù)中心建筑評價技術細則》數(shù)據(jù)中心輔助區(qū)和周邊區(qū)域有供暖或生活熱水需求時，宜設計能量綜合利用方案，回收主機房空調(diào)系統(tǒng)的排熱作為熱源，宜采用熱泵機組回收排熱。4心建設的指導意見》鼓勵在自有場所建設自然冷源、自有系統(tǒng)余熱回收利用或可再生能源發(fā)電等清潔能源利用系統(tǒng)工業(yè)和信息化部《關于加5強“十三五”信息通信業(yè)節(jié)能減排工作的指導意分布式供能等先進技術和產(chǎn)品的應用見》6國家發(fā)展改革委《全國一推動數(shù)據(jù)中心采用高密度集成高效電子信息體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》設備、新型機房精密空調(diào)、液冷、機柜模塊化、余熱回收利用等節(jié)能技術模式余熱回收利用技術方案冷凍水型機房空調(diào)系統(tǒng)的余熱利用圖39）。余熱回收利用主要發(fā)生圖39機房冷凍水側(cè)余熱回收供暖原理AHU

圖片來源：網(wǎng)絡AHUPUE。3826～28℃，此處熱AHUAHUa）AHU空調(diào)系統(tǒng)機房回風余熱回收原理b）AHU空調(diào)系統(tǒng)機房回風余熱回收能流圖圖40AHU空調(diào)系統(tǒng)機房回風余熱回收圖片來源：網(wǎng)絡經(jīng)結(jié)合AHU38℃，出蒸發(fā)器26～2810℃以上，而翅片風阻最高僅增40PaAHU泵在此工況下的運行COP6