绝热冷却
1 3 秒看懂
绝热冷却是让水蒸发、把空气自身的热量“吸收”走,从而降温,整个过程不消耗额外冷量,只消耗水和少量风机功率。在数据中心里,它不是靠压缩机“硬”制冷,而是借助室外空气的干燥潜力,让显热转变为潜热,干球温度下降、总焓值不变,等同于给数据中心装了一台超级省电的“水利空调”。
2 3 分钟产业解释
AI 训练和推理集群正把数据中心热密度推向历史极值,单机柜功率从原来的 5–8 kW 一路升至 30–50 kW,甚至更高。传统机械制冷不仅要吃掉 IT 设备总能耗的 25%–40%,还严重拖累电力使用效率(PUE),在“东数西算”和“双碳”政策红线面前愈发不可接受。
绝热冷却的核心价值在于,它利用自然环境中的干空气,通过水蒸发将进入机房的空气温度降低,把全年“自由冷却”可利用的时间窗大幅拉长。一项直接蒸发冷却系统可以将自由冷却的温度上限提升 5–8 °C,间接蒸发冷却系统则能在完全隔离室外空气和室内洁净空气的前提下,达到类似效果。在一些气候干燥、夏季酷热但湿度低的地区(如宁夏中卫、内蒙乌兰察布),绝热式冷却与少量机械制冷配合,可以让全年绝热运行时长超过 7000 小时,直接将制冷能耗压缩 60%–80%,使超大规模数据中心的年均 PUE 逼近 1.1,且一次性投资低于冷冻水系统。同时,绝热冷却以水作为热量搬运介质,无需大量使用合成制冷剂,对臭氧层和全球变暖潜值极低,符合日益严格的 F-gas 法规。
正因如此,全球头部云厂商(Meta、Google、微软、AWS)和中国“东数西算”枢纽的新建智算中心正将绝热/蒸发冷却列为标配方案之一。根据 Uptime Institute 2023 年全球数据中心调查,约 22% 的受访者已在新建大型数据中心中采用绝热或蒸发冷却技术,较 2020 年上升超过 8 个百分点。在中国,随着工信部等六部门《算力基础设施高质量发展行动计划》和《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》对 PUE 的要求步步收紧,绝热冷却已成为设计和总包方在风冷和液冷之外必须评估的关键热管理手段。
3 技术原理
3.1 湿空气热力学基础
绝热冷却的本质是等焓降温过程。湿空气的焓大致可以写成:
h = c_{p,da} t + \omega \left( h_{fg,0} + c_{p,v} t \right)
其中 t 为干球温度,\omega 为含湿量,h_{fg,0} 为 0 °C 时水的汽化潜热(约 2.5 kJ/g)。在绝热加湿过程中,补充的水携带着常温液态水,其焓值远低于汽化潜热,近似认为系统总焓 h 不变。于是空气干球温度 t 的降低完全由含湿量 \omega 的增加来补偿,即显热转化为潜热。最终的饱和温度即空气的湿球温度,在理论极限下出口空气干球温度可以降至进口空气的湿球温度。
3.2 直接蒸发冷却(DEC)
DEC 让室外新风直接通过被水均匀润湿的湿膜或水雾区,水分在气流中蒸发吸热,空气温度下降、湿度上升,然后直接送入机房或混合回风。其蒸发效率 \eta_{DEC} 定义为:
\eta_{DEC} = frac(t_{db,in} - t_{db,out}){t_{db,in} - t_{wb,in}}
优质纤维素湿膜的蒸发效率通常在 85%–95%,意味着若进口干球 35 °C、湿球 21 °C,出口干球约可降至 22–23 °C。DEC 系统结构简单、造价低,但会将室外污染物和湿度直接带入室内,对一些温湿度要求严苛的机房并不适用,通常用于办公区域或辅助用房。
3.3 间接蒸发冷却(IEC)
间接蒸发冷却通过气气换热器将空气分为两股:一次侧(工艺侧)的空气来自室外或回风,流经换热器干通道,只被冷却,不与水接触;二次侧(工作侧)的空气流经湿通道,喷淋水蒸发吸收热量,将换热器壁面冷却,进而通过壁面带走一次侧的热量。一次侧空气绝对含湿量不变,因此是等湿冷却,出口温度可以低于室外空气的湿球温度,甚至逼近露点温度(即所谓“露点间接蒸发冷却”),实现“干风更干、冷风更冷”。
常见的 IEC 换热芯体结构有板翅式、热管式和聚合物膜式。聚合物膜式芯体因其耐腐蚀、可水洗、低成本,近年来在数据中心大量采用。以 Munters Oasis™ IEC 为例,其换热效率(湿球逼近度)可让一次侧出口温度仅比室外湿球温度高 2–3 °C。若搭配直接蒸发级,可构成两级蒸发冷却,进一步扩大温降。
3.4 多模式与联合运行
纯蒸发冷却无法应对全年所有工况:当室外湿球温度过高(如江南梅雨季或沿海高湿天气)时,仅靠蒸发无法将空气冷却到送风要求。此时机组自动切入“预冷+机械制冷”混合模式:蒸发冷却段承担大部分负荷,机械压缩制冷(DX)或冷冻水盘管补充不足的冷量,保证送风温度恒定。当室外极端高温高湿时,则切换为纯机械制冷,避免过热。智能切换逻辑根据室外温湿度传感器、历史数据和机器学习算法动态优化,全年综合能效比(EER)可达 15–25,远高于传统风冷 DX 机组的 3–4。
3.5 雾化与介质材料
除了大面积的湿膜填料,高压微雾系统(工作压力 5–10 MPa)可将水直接雾化为直径 <50 μm 的液滴,在空气中快速蒸发,属于无介质的“直接空间冷却”方式。此时雾化头分布、防止滴水和水垢堵嘴是关键工程设计难点。填料方面,亲水性改性纤维素纸或玻璃纤维介质占据主流,需兼具阻燃、耐霉菌、抗变形能力。对数据中心 IEC 系统,部分厂家采用倾斜式高分子蓄冷板作为湿通道,兼具换热与蒸发双重功能,可连续运行数年才需清洗或更换。
3.6 水质管理
水是绝热冷却的“燃料”,也是主要维护痛点。原水中的钙镁离子会在蒸发过程中浓缩沉积,形成水垢,严重降低湿膜透水率和换热系数。同时,25–35 °C 的湿膜表面易滋生军团菌等微生物。水质管理方案一般包括:前置软化器或阻垢剂加药系统;引导式反渗透(RO)补给水,总溶解固体控制在 50 mg/L 以下;规律性自动排污和定期化学清洗;紫外线或银离子消毒。根据 Vertiv 在某中东项目公布的数据,未经软化的系统在 6 个月内蒸发效率下降约 15%,而采用 RO 水+自动排污后效率衰减控制在 3% 以内(来源:Vertiv 案例白皮书,2021)。
4 关键参数
从系统设计和运维角度,评估绝热冷却系统的关键参数如下:
- 蒸发效率:定义如上,直接蒸发湿膜通常 85%–95%,间接蒸发冷却换热芯体一次侧出口温度与室外湿球温度之差可低至 2–4 °C。
- 冷却能力(显冷量):单台 IEC 机组额定显冷量可从 50 kW 到 500 kW 不等,支持模块化并联扩展至兆瓦级。例如 Vertiv Liebert EFC 单台最大显冷量约 250 kW(380V/50Hz,环境 38 °C,2023 年样本参数)。
- 能效比(EER)与性能系数(COP):EER 定义为显冷量与冷却系统总功耗(风机+水泵+控制)之比。优质 IEC 系统在蒸发模式下 EER 可达 30–50,混合模式下 10–20。对比风冷 DX 系统 EER 约 3–4。
- 通风量与压降:工艺侧风量通常 10 000–100 000 m³/h,湿膜或换热芯体气侧压降 100–300 Pa,影响风机选型与耗功。
- 耗水率(WUE):数据中心用水效率指标,定义为数据中心机房冷却总用水量与 IT 设备耗电量之比(L/kWh)。蒸发冷却系统 WUE 通常在 1.0–2.5 L/kWh 之间,远高于不耗水的风冷,但考虑节水型社会整体优化,仍可能通过电源组合降低总碳排放。微软 2024 年环境报告(公开版本)显示,其采用蒸发冷却的数据中心 WUE 中位数约为 0.5 L/kWh,但缺水地区正在有策略地替换为闭环液冷。
- 自由冷却时间窗:以中国中卫为例,典型气象年干球温度 ≤25 °C 的小时数约 6000 h,启用绝热冷却可将等效上限推高至约 30 °C,自由冷却小时数可增加 800–1200 h。
- 使用寿命:湿膜填料正常工况下更换周期 3–5 年,高分子换热芯体设计寿命 10–15 年,但均强烈依赖水质管理。
5 技术路线
5.1 风侧直接蒸发冷却
将湿膜或雾化装置直接布置在新风引入路径,出风直送或与回风混合后送入机房。代表产品有 Munters 的蒸发加湿器模组、华为间接蒸发冷却的部分前置级(作为预冷)。优势是投资低、风阻小,但难以独立用于高热密度 IT 间,多数作为多级冷却的第一级。
5.2 风侧间接蒸发冷却(IEC)
目前数据中心主流方案,又分为:
- 板翅式 IEC:采用金属或高分子板翅换热器,一次侧与二次侧交叉流动,结构紧凑,换热效率高,但串风率需严格控制。
- 热管式 IEC:利用重力热管将热量从一次侧转移到湿通道,可实现零串风,但成本高,应对变工况响应慢。
- 露点式 IEC:通过流道设计预先冷却一部分二次侧空气,使其温度接近露点,进一步拉大一次侧温降。如 Cooler Master 与某些科研院所合作的原型机,一次侧出口可达低于室外湿球温度 4–6 °C。公开资料未见大规模数据中心部署,主要为小型样机。
5.3 间接蒸发冷却+机械制冷复合
常见于模块化数据中心冷却设备。代表产品包括:
- Vertiv Liebert EFC:将间接蒸发段与 DX 压缩机段集成在同一机组,通过智能切换在蒸发、混合和纯 DX 模式间切换。
- Schneider Electric Ecoflair:利用空气对空气换热器加喷淋蒸发段,支持直接膨胀或冷冻水盘管作为补充。
- 华为 FusionCol 间接蒸发冷却系统:一体化设计,集成直流变频风机、高分子换热芯体和 AI 控制,宣称在某些项目中实现年均 PUE 低至 1.15(来源:华为数字能源官网,2024 年项目案例)。
- 英维克 XFlex 系列:同样为 IEC+DX 混合,强调高回风温度设计与全变频,适用于中小型数据中心。
5.4 水侧蒸发冷却
利用冷却塔或闭式冷却塔的蒸发为冷冻水或冷却水降温,属于水侧系统,可与液冷 CDU 串联。这与风侧绝热冷却在换热模式和系统架构上不同,但利用蒸发原理相通,常被一起讨论。此处不再展开。
技术选型的关键权衡在于:室外气候条件(干燥度)、供水资源可用性、机房洁净度要求以及是否有可用的冷冻水系统。总体趋势是在气候适应性评价基础上,混合模式机组正成为新建智算中心的首选风侧冷却方案。
6 上游
绝热冷却的上游主要包括材料、零部件和子系统供应商:
- 湿膜/填料:专用纤维素纸、玻璃纤维、高分子亲水膜等。全球主要供应商包括 Munters(自产)、Celdek(已被某集团收购)、Honeycomb Cellpack 等。国内企业如江苏丰发、天津天工等也提供蒸发冷却湿帘,但用于数据中心的阻燃和长寿命规格公开资料较少。
- 高分子换热芯体:核心壁垒在于高温高湿下不吸水变形、阻燃、可清洗。领先厂商多自研芯体,如 Munters、华为、Airxchange 等。部分代工厂提供 OEM 芯体,但多为无品牌厂家,公开产能未见权威统计。
- 风机:必须适配高静压和高效率要求,EC 风机和永磁直流变频风机为主流,供应商有 ebmpapst、ZIEHL-ABEGG、施乐百、泛仕达、卧龙电驱等。数据中心冷却系统趋向使用紧凑型 EC 风机墙实现冗余与节能。
- 水泵:喷淋和水循环用不锈钢多级离心泵或磁力泵,格兰富、赛莱默、南方泵业等均有适用产品。
- 喷嘴/雾化:高压雾化喷嘴要求精细雾化和耐磨,Spraying Systems 等占据高端,国内有若干喷嘴制造商。
- 水处理设备:软水器、RO 反渗透膜、计量加药泵等,供应商如滨特尔、威立雅、DOW、时代沃顿等。
- 控制器与传感器:高精度温湿度、风速、电导率传感器,PLC/DDC 控制器及 AI 优化算法,西门子、江森自控、霍尼韦尔以及国内和利时、汇川等均可提供。
上游整体集中度不高,但关键核心部件如高性能湿膜和高分子芯体被少数厂家掌握,因此整机厂商的供应链安全是重点关注项。
7 下游
绝热冷却的下游应用以数据中心为主,涵盖:
- 超大规模数据中心(Hyperscale):Meta、Google、微软、AWS 等云巨头自建的云计算和 AI 园区。Meta 在俄勒冈州 Prineville 数据中心利用直接和间接蒸发冷却,结合 100% 新风实现 PUE 1.08–1.10。微软在瑞典 Gävle 数据中心采用间接蒸发冷却,配合区域供热回水,实现零水耗蒸发冷却。
- 大型 Colo 数据中心:Equinix、Digital Realty、万国数据、秦淮数据等在其新建项目中逐步引入 IEC 机组,主要出于客户对节能和 ESG 的要求。例如秦淮数据在河北怀来项目采用间接蒸发冷却+液冷组合,宣称 PUE 低于 1.15(来源:秦淮数据 2023 ESG 报告)。
- 政企与运营商数据中心:中国移动、中国电信等在“东数西算”枢纽节点(中卫、和林格尔、庆阳)广泛采用间接蒸发冷却,降低运维电费。
- 边缘计算与模块化数据舱:由于空间限制,常见采用间接蒸发冷却一体化集装箱,例如蜂群式部署的 AI 推理节点。
- 工业厂房和商业综合体:制程热负荷大且对洁净度要求宽松的厂房(如陶瓷、玻璃生产线)、大型商场预冷新风,也会采用绝热冷却,但不在本文重点。
下游用户在选择绝热冷却时高度关注当地气象参数、水价与水权、以及与备用电源的匹配(风机功率相对稳定,对柴发容量要求较低)。
8 受益公司
基于公开资料,以下公司在数据中心绝热冷却产业链中扮演重要角色(仅作业务梳理,并非投资建议):
- Vertiv(维谛技术):Liebert EFC 系列间接蒸发冷却机组在全球处于领先地位,财报显示 2023 年全球电源及冷却订单中,热管理业务同比增长双位数(具体绝热冷却营收未单独披露)。该公司在中国、印度、美国等地设有生产线。
- Munters:空气处理和水管理领域的专业公司,蒸发加湿与绝热湿膜标准制定者之一。其 Oasis™ IEC 系统供应了多个超大规模项目,2022 年公司数据中心冷却解决方案营收约占总营收的 25%,且增长迅速(Munters 年报,2022)。
- Schneider Electric(施耐德电气):Ecoflair 间接空气绝热冷却系统和 EcoStruxure 微模块方案,覆盖从模块化到集中式系统。公开资料显示其在欧洲和亚太区 Colo 客户中应用广泛,但未单独给出细分收入。
- 华为数字能源:FusionCol 间接蒸发冷却系统在华为云自用数据中心和中国多个“东数西算”项目中部署。据华为 2023 年公开活动资料,该方案已累计出货超 1000 台。
- 英维克:国内精密温控设备商,面向数据中心推出 XFlex 间接蒸发冷却机组、XStorm 直接蒸发冷却风墙等。据公司 2023 年度报告,机房温控节能设备收入 10.5 亿元,同比增长 18%,其中有蒸发冷却贡献,但未单独详列。
- 依米康:提供智云系列间接蒸发冷却机组,在运营商和政企项目中有中标记录。2023 年公司年报显示信息数据温控业务收入约 6.1 亿元,涉及多种技术路线的组合。
- 海悟、佳力图、申菱环境等也有相关蒸发冷却产品,但市场规模和竞争力公开信息较少。
国外还有 Airedale、Stulz、Cooler Master 等也在深耕 IEC 技术,但数据中心占比不一。
9 市场规模
专门针对“数据中心绝热冷却”的独立市场规模无统一权威数据,但可从数据中心冷却整体市场及蒸发冷却渗透率交叉估算。
- MarketsandMarkets 2024 年 10 月发布的《Data Center Cooling Market》报告指出,全球数据中心冷却市场规模 2024 年估计为 182 亿美元,预计 2029 年达到 340 亿美元,年复合增长率(CAGR)为 13.3%。其中,基于蒸发的冷却技术(含冷却塔、蒸发冷凝器和风侧蒸发冷却)被划入“液体冷却”之外的节能类别。报告未单独切出绝热冷却份额,但指出亚太区受政策推动有望增速最快。
- Allied Market Research 2023 年底的数据中心冷却市场报告则更为宽泛,估算 2022 年规模为 152 亿美元,2032 年达 389 亿美元,CAGR 10.1%。
- 根据 Uptime Institute 2023 年度调查报告,全球已使用蒸发/绝热冷却的受访者比例为 22%,新建项目中约 30% 采用了某种形式的蒸发冷却。若以此比例推算,2024 年数据中心绝热冷却相关设备与服务市场规模可能在 40 亿–60 亿美元之间(含整机、湿膜及维护服务,口径为全球性粗略量级估计,仅供参考)。
- 中国市场方面,赛迪顾问 2023 年数据中心制冷市场报告提到,2022 年中国数据中心制冷市场规模约 210 亿元人民币,其中蒸发冷却/间接蒸发冷却渗透率快速上升,在“东数西算”枢纽项目占比超过 25%(按项目数量),对应市场增量明显,但报告未公布具体金额。公开资料未见绝热冷却专项年度市场总额。
需注意,不同机构的统计口径(是否含冷却塔、水侧蒸发冷却、安装服务费)差异较大,上述数字不宜直接加总,但共同指向该细分市场正从“可选节能项”转变为新建高密度数据中心的主流冷却方案。
10 玩家对比
以下从技术路线、主要产品形态、典型应用场景和公开关键指标角度,对比主要玩家:
| 厂商 | 技术路线 | 代表产品 | 单台冷却能力(显冷量) | 典型能效(蒸发模式) | 突出特点 | 典型客户/案例 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vertiv | 间接蒸发冷+DX/冷冻水混合 | Liebert EFC | 50–250 kW | EER 最高可达 45 | 模块化热插拔风扇,支持全变频和多种配冷形式,智能切换 | 全球多个 Hyperscale 项目 |
| Munters | 间接蒸发冷却(聚合物芯体),亦有湿膜 | Oasis IEC、蒸发加湿器 | 最大约 300 kW(多台组合) | 年综合 EER > 20 | 芯体自研,耐水垢,换热效率高(接近湿球 2 °C) | Meta、欧洲 Colo |
| Schneider Electric | 间接蒸发冷却+机械/冷冻水 | Ecoflair | 200–400 kW | 名义 EER 约 30 | 集成 EcoStruxure 管理平台,支持预制化模块 | Equinix、Digital Realty 等 |
| 华为数字能源 | 间接蒸发冷却+人工智能控制 | FusionCol 间接蒸发冷却 | 200 kW 级 | 宣称年均 EER 达 35(基于中国北方项目) | 自有 AI 节能算法,集成华为数据中心整体解决方案 | 华为云,中国运营商,乌兰察布项目 |
| 英维克 | 间接蒸发冷(XFlex)与直接蒸发冷(XStorm) | XFlex 间接蒸发冷却系统 | 150–250 kW | 公开样本 EER 约 36(标准工况) | 国产化率高,支持全变频运行,适应北方沙尘环境 | 中国移动、中国电信,中卫项目 |
| 依米康 | 间接蒸发冷却 | 智云系列 IEC | 100–200 kW | 公开参数 EER 约 28–35 | 多模式调节,搭配氟泵自然冷 | 政企、部分运营商 |
| Cooler Master | 露点间接蒸发冷却(原型) | 实验级露点 IEC 系统 | 10–30 kW 级 | 宣称可将一次侧冷至低于室外湿球温度 4 °C+ | 露点冷却技术,仍处小规模试点 | 未见大规模数据中心部署 |
注:以上参数基于各公司官网、产品样本、白皮书等公开资料(截至 2024 年底),能效数据通常注明室外 35 °C/40% RH 或类似标准工况,实际现场绩效受气候和运维影响。
11 风险
11.1 水质依赖与水耗
绝热冷却消耗大量水,在缺水地区面临用水许可和水价上涨的挑战。全球多个科技巨头在缺水地区的数据中心正因水消耗受到当地社区与环保组织关注。例如,美国亚利桑那州及智利等干旱地区的项目屡次被报道与当地农业争水。若未来实施更严格的 WUE 上限或强制闭环水循环,蒸发冷却系统的总拥有成本可能大幅上升。
11.2 气候适应性限制
在高湿度热带沿海地区(如新加坡、孟买),室外湿球温度高达 27–29 °C,单靠绝热冷却无法满足送风要求,机械制冷占比增大,节能优势被削弱。在此类区域,直接液冷或浸没式冷却可能更具竞争力。
11.3 维护与衰减
湿膜堵塞、结垢、微生物滋生是不可避免的现实问题,维护不当会导致系统温降能力下降、风机耗功增加,甚至引发空气品质投诉。频繁更换湿膜也会推高运维成本(单次替换费用可为初始机组的 10%–15%)。间接蒸发芯体虽然寿命较长,但一旦发生泄漏(串风),则会导致机房湿度失控。
11.4 初投资与投资回报期
间接蒸发冷却机组单位冷量初投资通常高于风冷 DX 机组 30%–60%,需要依赖显著的电费节约来收回差额。如果当地电价补贴消失或电力市场化后电价下跌,投资回收期可能拉长至 5 年以上,让部分对回报期敏感的 Colo 客户犹豫。
11.5 技术替代风险
随着单机柜功率继续攀升到 70 kW+,风冷无论是直接还是间接蒸发都难以经济有效地承载,冷板式液冷甚至浸没式液冷可能成为主流,间接蒸发冷却沦为辅助或备用。其长期市场空间可能被液冷挤压。公开资料显示,2024 年多个 AI 超大规模集群(10 万 GPU 级)已直接采用冷板液冷,风侧蒸发冷却退为第二级热回收或较低密度存储区域使用。
11.6 噪声与空间占用
IEC 机组需要较大进风面、大功率风机,噪声常超过 80 dBA,在邻近居民区需额外声学处理。且机组体积大,单台占地 2–4 平方米/MW 冷却量,对土地造价高的一线城市边缘边缘节点形成约束。
12 误读纠偏
误解一:“绝热冷却等于加湿器,会把数据机房变澡堂。” 直接蒸发冷却确实会增加空气含湿量,但数据中心标准做法是间接蒸发冷却:工艺侧空气绝对湿度不变。间接蒸发冷却的送风含湿量和室外新风完全无关,机房湿度由独立加湿/除湿控制,不会出现高湿结露。
误解二:“在高温高湿地区,绝热冷却根本不能用。” 纯蒸发冷却确实不行,但混合机组的设计正是为了解决该问题。在湿热天气下,绝热段关闭,只靠机械制冷运行;只要全年有足够长的干燥时段,综合节能仍然显著。经济性评价是基于全年能耗模拟,而非极端工况的一日表现。
误解三:“耗水量太大,不环保。” 数据中心绝热冷却的 WUE 通常在 0.5–2.5 L/kWh。作为对比,全球平均发电耗水(考虑冷却塔和水库蒸发)约为 2–5 L/kWh。在某些缺水地区,蒸发冷却数据中心加上远程输电的整体水足迹可能比本地带有冷却塔的火电还低。环保评价应基于全生命周期水足迹,而非仅看数据中心围墙内的蒸发量。
误解四:“PUE 低完全归功于绝热冷却。” PUE 是系统整体表现,除了制冷方式,还包含供配电效率(UPS、配电损耗)、照明等。某些项目宣称 PUE<1.10,往往是引入自然冷却、高温送风设计、高效 UPS 和光伏/储能等多重手段结合。不应该把低 PUE 等同于“用了绝热冷却就好”。
误解五:“绝热冷却不需要维护。” 恰恰相反,湿膜结垢、微生物控制、喷头堵塞、自动阀门故障等均需要定期保养。运维成本不低,且需要专业水质管理和监控。一些失败的案例正是因为建而不管,导致蒸发效率快速下滑。
误解六:“间接蒸发冷却可以完全替代液冷。” 间接蒸发冷却仍是风侧冷却,受限于空气的比热容和换热面积,其冷却密度远低于液体冷却。当单机柜功率超过 30 kW,可能需要风墙或后门换热器等高风速手段,噪音和空气循环难题倍增。液冷与绝热冷却之间不是替代,而是分层协作。
13 最新事件
- 政策层面:2024 年 7 月,国家发展改革委等部门印发《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》,提出到 2025 年底,新建大型、超大型数据中心 PUE 优于 1.25,现有大型以上数据中心 PUE 不高于 1.35。该文件再次强调推广高效制冷技术,间接蒸发冷却作为推荐技术路线之一。
- 科技巨头用水披露:Microsoft 于 2024 年 5 月发布《Environmental Sustainability Report》,披露 2023 财年总用水量同比增长 25%,部分来自扩大蒸发冷却部署以满足 AI 算力需求。公司宣布到 2030 年补充水量超过消耗量(water positive),并表示将在缺水地区优先采用非蒸发冷却技术,引发行业对蒸发冷却水资源风险的进一步讨论。
- 新品发布:2024 年 11 月,Vertiv 在全球数据中心展会上发布了新一代 Liebert EFC 系列,据称通过优化芯体和风机设计将蒸发模式 EER 提升至 50 以上,并支持制冷剂切换为 R290 的自然冷媒 DX 模块。华为在 2024 年全联接大会期间展示了新一代 FusionCol 间接蒸发冷却系统,宣称通过 AI 预测对机组群控,实现温控能效提升 5%–10%。
- 大型项目进展:2024 年第三季度,某运营商在内蒙古和林格尔 AI 算力基地采购数百台间接蒸发冷却机组,项目估算冷却容量超过 50 MW,供应商包括英维克、华为等国内厂商(据公开招标信息)。美国 Meta 宣布在亚利桑那州 Mesa 数据中心扩建中继续采用间接蒸发冷却,并增配冷板液冷,以支持新一代 AI 集群。
- 标准与规范:2024 年 9 月,国家标准《数据中心设计规范》(GB 50174)修订讨论稿对外征求意见,新增了关于间接蒸发冷却系统的设计、水质和监测条款,使其应用有规可依。
14 跟踪指标
为跟踪绝热冷却的技术与市场变化,建议关注以下指标维度:
- 气象适用性数据:主要数据中心节点城市(中卫、乌兰察布、贵安、张家口等)的典型气象年干球/湿球温度小时分布,以及变化趋势(受气候变化影响,干球温度升高可能扩大蒸发冷却优势,但也可能伴随湿度变化)。
- PUE 和 WUE 披露:头部云厂商年度环境报告中各数据中心 PUE 和 WUE 值。尤其关注水资源紧张地区(如北美西南部、智利、中东)的 WUE 变动,这一指标可能成为蒸发冷却能否持续采用的硬约束。
- 厂商出货量与营收:Vertiv、Munters 等公司的定期报告,关注其数据中心冷却业务增长率和利润率,若增速低于数据中心整体投资增速,或意味着液冷替代效应加速。
- 项目中标信息:超大规模和 Colo 数据中心集中采购公告,可获知绝热冷却与液冷的份额变化。可跟踪中国招标投标公共服务平台发布的冷却设备标段信息。
- 水价与电力价差:区域工业水价、自来水水资源费、电价(特别是谷电/可再生能源电价)直接影响绝热冷却的经济性回本周期。
- 技术进步参数:新一代换热芯体蒸发效率、压降、寿命数据;新型低全球变暖潜能制冷剂与蒸发冷却复合机组的商用情况;AI 群控节能率的实际验证报告。
- 标准与监管动态:各国能效标准、F-gas 法规、用水限制政策。例如 ASHRAE TC 9.9 的温湿度包络线更新会影响绝热冷却群控策略。
- 媒体与学界讨论:数据中心水耗与碳足迹的全生命周期分析论文、高被引案例,能提前感知社会对蒸发冷却接受度的转变。
15 信源
- Uptime Institute. Global Data Center Survey 2023.
- MarketsandMarkets. Data Center Cooling Market – Global Forecast to 2029, October 2024.
- Allied Market Research. Data Center Cooling Market by Component, Type, Industry Vertical: Global Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2023–2032.
- 国家发展改革委等部门. 《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》(发改环资〔2024〕xxx号),2024年7月.
- 工业和信息化部等六部门. 《算力基础设施高质量发展行动计划》,2023年10月.
- Microsoft. 2024 Environmental Sustainability Report, May 2024.
- Meta. Sustainability Report 2023.
- Vertiv Holdings Co. 2023 Annual Report and Liebert EFC Technical Specification Sheets, 2023.
- Munters Group AB. Annual and Sustainability Report 2022, and Oasis™ IEC Product Datasheets.
- 华为数字能源. FusionCol 间接蒸发冷却系统技术白皮书(公开版本),2024.
- 英维克科技股份有限公司. 2023 年年度报告,及 XFlex 系列样本.
- 秦淮数据集团. 2023 年环境、社会及管治报告.
- IEA. Data Centres and Data Transmission Networks, updated 2024.
- ASHRAE. Thermal Guidelines for Data Processing Environments, 5th Edition.
- 相关招标中标公告:中国招标投标公共服务平台、各运营商采购与招标网公开信息.
- 学术文献:关于蒸发冷却、间接蒸发冷却换热芯体效率的研究论文,详见 IEEE Xplore、ScienceDirect 数据库(此处不一一列举)。