伴隨著云計算，大數據，特別是人工智能技術的創新發展，數據中心液冷技術越來越熱。承擔大量數據計算和存儲的數據中心，需要更高效來滿足業務發展的需要。在解決高熱密度數據中心的散熱問題方面，液冷具有傳統數據中心的空調系統無法比擬的優勢，同時能耗更低。

液冷及主要類型

液冷是指使用高比熱容的液體作為熱量傳輸的工質滿足服務器等IT設備散熱需求的冷卻方式。在上個世紀60年代，IBM的大型計算機就成功采用水冷技術，目前液冷技術主要應用于計算機和IT領域的高性能計算。

液冷依據液體與發熱器件的接觸方式，可分為直接接觸型液冷和間接接觸型液冷。

一、浸沒式液冷

浸沒式液冷是典型的直接接觸型液冷，將發熱元件浸沒在冷卻液中，依靠液體的流動循環帶走IT設備運行產生的熱量。

浸沒式液冷由于發熱元件與冷卻液直接接觸，散熱效率更高，噪音更低（完全沒有風扇），解決更高熱密度和更加節能。

目前主流方法是將服務器浸沒在特殊設計的箱體中或為服務器定制設計的外殼里，但是這一架構降低了數據中心建筑空間利用率，在不改變現有數據中心部署架構的前提下，外殼將每一個服務器和冷卻液包裹起來，適當優化了空間利用率。

①單相液冷

指冷卻液在循環散熱過程中沒有發生相變，維持液態。單相液冷要求冷卻液沸點高，冷卻液揮發流失控制相對簡單，與IT設備的元器件兼容性高，冷卻介質受污染較小，但相對于兩相液冷其效率較低。目前公布的浸沒式液冷案例絕大部分的是采用單相液冷系統。

②兩相液冷

指冷卻液在循環散熱過程中發生了相變。兩相液冷傳熱效率更高，并且無需泵體驅動流體的循環，但是冷卻液揮發流失控制相對復雜，密閉的箱體雖然可以解決冷卻液揮發流失的問題，但由于發生了相變導致箱體的壓力發生變化，壓力容器的設計生產需嚴格的監管以確保使用的安全。冷卻液介質易受污染，需要預處理和污染控制來確保系統的正常運行。

二、冷板式液冷

主要發熱器件固定在冷板上，依靠流經冷板的液體將熱量帶走達到散熱的目的，是典型的間接接觸型液冷，由于硬盤，電源等其它發熱部件依然需要風扇驅動空氣來散熱，目前采用冷板式液冷的服務器也稱為氣液雙通道服務器。

冷板式液冷技術經過幾年的發展相對成熟，BAT等互聯網巨頭分別展示了其冷板式液冷服務器，并且冷板式液冷服務器對于目前的數據中心的架構影響不大，具有低噪音，高能效以及低總體擁有成本的特點，可解決較高熱密度的數據中心的散熱問題。

冷卻液主要類型

①氟化液

氟化液是目前應用最廣泛的浸沒式冷卻液，起初作用是線路板清潔液，由于其絕緣且不燃的惰性特點被應用于數據中心液冷技術中，但價格最為昂貴。

②礦物油

單相礦物油無味無毒不易揮發，是一種環境友好、價格相對低廉的絕緣冷卻液，但由于礦物油粘性較高比較容易殘留，且易分解，是可燃性物質，在某些特定條件下還是具有燃燒的風險。

③水

主要是去離子水。水具有較高的比熱容，是一種良好的散熱媒介，價格低廉環境友好無污染，并且與現有的系統兼容。但由于水是非絕緣體，只能應用于非直接接觸型液冷技術中，一旦發生泄漏會對IT設備造成致命損害。

主要驅動力

液冷技術以往主要服務于傳統的高性能計算領域，主要需求驅動包括：人工智能技術的創新與發展，降低數據中心的運行成本，邊緣計算等，使數據中心運行于更高的密度狀態，液冷已經成為比風冷技術更高效的制冷解決方案。

從傳統的機房空調到直接、間接風側自然冷卻的AHU，風冷系統不斷創新，液體載熱能力遠遠高于空氣，采用液體冷卻液可大幅降低數據中心的能源利用率, 已公布的數據中心浸沒式液冷的PUE值（1.05）相比風冷系統的PUE值（1.3-1.5），能效成果非常顯著。

CPU、GPU,、FPGA（現場可編程門陣列）和ASIC（專用集成電路）在數據中心應用領域呈現快速增長，推高了數據中心IT設備的功率密度。

液冷技術的高效，可滿足場地電力容量不足的條件下部署更高密度。據估算，將有超過20%的邊緣計算數據中心會采用液冷技術。

主要阻礙

雖然液冷技術具有諸多優點，并且市場驅動力使液冷技術的大規模應用具備了堅實基礎，但液冷技術仍有如下幾個問題。

水中的離子、礦物油和氟化物的空氣接觸污染，都具有潛在腐蝕IT設備的風險；制冷架構顆粒度過低，造成運行與維護變得復雜；缺乏大規模應用案例，缺乏相應的國家或者行業標準規范支持；目前數據中心物理基礎設施的設計是基于風冷系統架構，所以液冷技術的空間利用率低。

液冷技術對于現有的數據中心的制冷架構是一個巨大的挑戰，同時也是巨大的機遇，隨著液冷技術的不斷完善，必將在數據中心制冷領域占據重要的地位。

本文來源：互聯網

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