自然冷却
3秒看懂
自然冷却(Free Cooling)是利用室外自然冷源(冷空气、地下水、湖水等)直接或间接为数据中心散热的节能技术。核心目标是通过大幅削减压缩机制冷时间,显著降低电力使用效率(PUE)和运营电费(OPEX)。在AI算力功耗持续攀升的背景下,它是实现绿色、经济算力扩张的基础设施级工程能力。
3分钟产业解释
AI大模型训练与推理驱动GPU集群功率密度暴涨,单机柜功耗从传统5-8kW快速跃升至30kW甚至50kW以上。散热已从辅助配套演变为算力扩张的物理瓶颈和成本黑洞——传统压缩机制冷系统耗电可占数据中心总能耗的30%-40%,在全年电费中占比极为可观。
自然冷却通过“借力自然冷源”,让冷却系统从纯耗能单元转变为气候资源利用装置。 这项技术不涉及芯片设计或算力架构,属于数据中心基础设施与热管理领域,是决定AI算力底座能效上限的关键工程能力。其产业价值聚焦三个层面:
- 成本剪刀差:直接降低运营电费(OPEX)。以年耗电1亿度的10MW数据中心为例,若通过自然冷却将冷却能耗占比从35%压降至15%,按工业电价0.6元/度计算,年省电费约1200万元。在电价高企地区(如欧洲部分国家电价超1.5元/度),经济性更为突出。
- 合规与准入:满足全球趋严的能效法规。中国“东数西算”工程明确要求新建大型数据中心PUE低于1.25,东部枢纽节点低于1.3。不具备高效自然冷却能力的数据中心,将面临立项审批和运营许可的硬约束。
- 算力可靠性基础:高密度AI服务器的稳定运行以持续高效散热为前提。芯片结温超标会直接触发降频保护,导致算力损失。自然冷却在提供经济冷源的同时,保障了散热系统的可持续性。
全球范围内,自然冷却的应用深度与当地气候条件高度耦合。北美五大湖区域、北欧、中国内蒙古/贵州等高纬度或高海拔地区已大规模部署,过渡气候区(如中国长三角、欧洲中部)则采用混合模式挖掘季节性或昼夜温差带来的自然冷源窗口。
技术原理
自然冷却的本质是绕开或削减热力学循环中功耗最大的压缩环节,用自然环境的低温介质直接或间接吸收数据中心热量。理解这一过程需要先区分两个核心概念:
干球温度(DBT):常规温度计测得的空气温度。 湿球温度(WBT):空气与水直接接触、绝热饱和状态下的温度。对于依赖蒸发冷却的水侧自然冷却(冷却塔),湿球温度比干球温度更能决定热交换的极限能力。在中国南方夏季,干球温度可达35°C,但湿球温度通常为26-28°C,这为冷却塔提供了一定冷却潜力。
自然冷却的核心实现机制分为三个层面:
1. 热交换路径
- 风侧路径:室外冷空气直接(经处理后)或间接(通过换热器)冷却服务器排出的热风。
- 水侧路径:室外冷却塔或干冷器制备低温冷却水(或乙二醇溶液),通过板式换热器与机房空调冷冻水回路换热,直接供冷或预冷回水,降低压缩机负荷。
2. 控制逻辑
系统实时采集室外温湿度,与预设阈值比对。以典型间接水侧自然冷却为例:
- 当室外湿球温度≤设计阈值(如8°C)时,冷却塔出水温度可满足机房供冷要求,压缩机组全部停机,进入完全自然冷却模式。
- 当室外湿球温度高于阈值但仍低于冷冻水回水温度(如12-18°C区间),冷却塔为回水提供预冷,压缩机组以降功率运行,进入部分自然冷却模式。
- 当室外湿球温度过高(如夏季>22°C),自然冷却退出,转入纯机械制冷模式。
3. 部分负载冷却的经济性
这是最常被忽视但实际贡献最大的工况。在全年大多数过渡季节和夜间,室外温度虽未低到可完全取代机械制冷,但足够为冷冻水回水预冷。以降低回水温度5°C为例,压缩机功耗可下降约15%-20%,叠加全年数千小时运行,节能效果显著。
graph TD
subgraph “数据中心散热循环”
A[服务器/GPU芯片产热] -->|热风/热液| B(热采集端)
B --> C{室外温湿度满足
自然冷却条件?}
C -->|完全满足| D[完全自然冷却模式]
C -->|部分满足| E[部分自然冷却模式
预冷+压缩机辅助]
C -->|不满足| F[纯机械制冷模式]
subgraph “自然冷却路径 — 高效区”
D --> G[冷却塔/风冷换热器
利用自然冷源]
G --> H[板式换热器/经济器
隔离或混合换热]
H --> I[冷量输配至服务器]
end
subgraph “混合路径 — 过渡区”
E --> J[自然冷源预冷回水]
J --> K[压缩机降功率运行补偿]
K --> I
end
subgraph “机械制冷路径 — 高温区”
F --> L[压缩机制冷循环]
L --> M[冷却塔/室外冷凝器排热]
M --> L
L --> I
end
I --> A
end
关键参数
自然冷却系统的节能潜力由多个量化指标共同决定,单一标称值无法反映全年真实表现。
| 参数名称 | 定义 | 单位 | 行业基准 |
|---|---|---|---|
| PUE(电能使用效率) | 数据中心总输入电能 / IT设备输入电能 | 无量纲 | 全球均值约1.58(Uptime Institute 2023年度调查),领先水平<1.15 |
| CLF(制冷能耗因子) | 制冷系统耗电 / IT设备耗电 | 无量纲 | 传统机房0.3-0.5,自然冷却优化后可降至0.05-0.15 |
| 自然冷却可用时数 | 室外温湿度满足完全/部分自然冷却条件的小时数 | 小时/年 | 取决于气候与设计阈值,北方地区完全模式可达5000-7000小时 |
| 自然冷却贡献率 | 自然冷源提供的制冷量 / 全年总制冷量 | % | 头部项目宣称80%-95%(需注意口径:含部分冷却) |
| WUE(水资源利用效率) | 数据中心年耗水量(升) / IT设备年耗电量(度) | L/kWh | 蒸发冷却方案需重点评估,优秀水平<0.3 |
| 单机柜支持功率密度 | 散热设施可稳定支持的每机柜IT功率 | kW/柜 | 2023年新建AI数据中心要求30-50kW/柜,超大规模可达100kW+ |
| 设计阈值温度 | 启动完全自然冷却的室外空气/湿球温度 | °C | 水侧自然冷却典型设计阈值8-12°C(湿球);风侧15-20°C(干球) |
参数间的耦合关系:设计阈值温度越高,自然冷却可用时数越长,对换热设备面积或冷却塔容量要求越大,初投资(CAPEX)越高。项目决策需在CAPEX与OPEX节省之间寻求全生命周期最优解。
数据口径说明:以上行业基准值综合参考Uptime Institute 2023年全球数据中心调查、ASHRAE TC 9.9热指南及主流厂商公开案例。具体项目的实际值受气候、系统设计、运维水平影响,差异显著。
技术路线
自然冷却技术经数十年演进,已形成四大主流路线,其间边界渐趋模糊,融合方案成为主流。
1. 风侧直接自然冷却
将室外空气经多层过滤(初效+中效+高效,个别场景加装化学过滤)和温湿度调节后,直接送入机房冷通道。换热路径最短,能效最优,是谷歌在芬兰哈米纳、Meta在瑞典吕勒奥数据中心的经典方案,PUE可压至1.07-1.10。严苛的环境要求——需低尘埃(PM2.5<15μg/m³)、低腐蚀性气体、温湿度波动可控——使其几乎仅适用于北欧、美国西北沿海及中国少数高原地区。
2. 风侧间接自然冷却
室外空气与机房回风通过空气-空气换热器(板翅式、热管式)进行非接触热交换,两股气流物理隔离。代表方案包括英维克间接蒸发冷却机组、施耐德电气Ecoflair。换热过程存在3-5°C温差损失,能效略逊于直接方案(PUE通常1.15-1.25),但彻底规避了空气污染风险,适用地域大幅扩展至温带内陆地区。中国“东数西算”西部枢纽(如内蒙古乌兰察布)已有规模化部署。
3. 水侧自然冷却(冷却塔免费冷却)
利用开式/闭式冷却塔在低温季节制备低温冷却水,经板式换热器隔离后向冷冻水回路供冷。这是适用范围最广的技术路线,可与既有冷冻水空调系统平滑衔接。关键制约是夏季湿球温度——中国南方夏季湿球温度可达27-28°C,冷却塔逼近度(Approach)通常3-5°C,出水温度难以满足直接供冷,但可为回水提供可观预冷量。北方地区冬季需配置防冻措施(乙二醇溶液或干冷器切换)。
4. 混合冷却模式
综合上述技术,通过智能控制系统根据实时气候条件自动切换模式。典型配置:高温季→纯机械制冷;过渡季→冷却塔预冷+压缩机补冷;低温季→冷却塔直接供冷;极寒季→防冻模式运行。该方案适应中国从南到北的多样化气候,全年自然冷却贡献率可达50%-80%(公开资料未见统一口径,取决于地域和设计参数),是当前中国第三方IDC的主流技术选型。
液冷与自然冷却的融合:高密度AI机柜(>50kW/柜)推动冷板式液冷规模化应用。液冷二次侧(去服务器端)水温可达40-50°C,这意味着即使在夏季,冷却塔出水温度(约30-32°C)经冷水机组小幅度降温即可满足液冷一次侧供温要求,自然冷却可用时段大幅延长。这是自然冷却在AI算力时代最具增长潜力的技术结合点。
上游
自然冷却产业链上游涵盖核心设备、控制系统及专用材料。
1. 核心换热设备
- 冷却塔:开式/闭式冷却塔是水侧自然冷却的关键设备,国内主要供应商包括BAC、益美高(Evapco)、良机等。2023年中国数据中心冷却塔市场规模约15-20亿元(赛迪顾问口径,含工业应用;纯数据中心份额未单独披露)。
- 板式换热器:隔离外部循环水与机房冷冻水,防止污染和腐蚀。供应商包括阿法拉伐、丹佛斯、传特,国产替代进程加速中。
- 空气-空气换热器/热管:应用于风侧间接自然冷却。英维克、维谛技术、华为数字能源有自研或定制方案。热管换热效率是竞争关键。
2. 空气处理与输配设备
- 高效过滤器:满足直接自然冷却对PM2.5、PM10、气态污染物的严苛净化要求。AAF Flanders、康斐尔(Camfil)为国际龙头。
- EC/变频风机:风扇能耗是自然冷却系统的主要自耗电来源。EBM-Papst、施乐百为国际主流EC风机品牌,国产替代品牌市占率持续提升。
- 风阀/执行器:实现自然冷却/机械制冷气路切换,Belimo、江森自控供应商体系成熟。
3. 智能控制系统
- DCIM(数据中心基础设施管理)软件与PLC控制器,实现气候自适应切换逻辑。施耐德电气EcoStruxure、维谛技术Trellis、华为iCooling均有自然冷却优化算法模块,据公开案例,AI优化可使自然冷却利用率提升5-10个百分点。
4. 专用材料
- 隔热保温材料:风管和阀门的保温质量影响换热效率,岩棉、气凝胶等高性能保温材料需求增长。
- 耐腐蚀材料:沿海或高湿地区需应对盐雾和霉菌,316L不锈钢换热器、防腐蚀涂层应用增加。
下游
自然冷却技术的下游应用方分为四类,需求特征各异。
1. 超大规模云厂商(Hyperscalers) 谷歌、微软、Meta、亚马逊AWS、阿里云、腾讯云、字节跳动等。该类客户自持或长租数据中心,对PUE有极致追求,是前沿技术最先落地的群体。谷歌自研数据中心PUE设计目标低于1.10,大规模应用直接风侧自然冷却和水侧经济器。阿里云张北数据中心宣称年均PUE低于1.10(来源:阿里云基础设施公众号,2022年公开分享),利用华北地区低温和自然风实现全年大量时段自然冷却。
2. 第三方IDC运营商 万国数据(GDS)、世纪互联、秦淮数据、数据港、Equinix、Digital Realty等。将低PUE作为绿色溢价和客户获取的竞争工具,是混合冷却方案的最大采购群体。秦淮数据马来西亚柔佛州数据中心宣称PUE低于1.2(来源:秦淮数据2022年ESG报告,国际权威机构对中国及东南亚项目PUE认定口径趋严,具体值需关注后续第三方认证)。Equinix全球数据中心平均PUE约1.48(2022年可持续发展报告),目标2030年降至1.30以下。
3. AI算力中心/大模型训练平台 此类新兴需求在2023年GPT热潮后爆发式增长。特点是功率密度极高(单柜40-100kW),散热需求刚性,通常采用液冷+自然冷却融合方案。受制于投资规模和项目交付周期,目前公开案例和数据有限,但行业共识是:能够提供高密度液冷与自然冷却一体化方案的厂商将受益于此轮算力基础设施建设周期。
4. 金融与政企自用数据中心 大型银行、保险、券商、政务云的数据中心。受合规和安全性约束,技术采用相对保守,倾向成熟可靠方案,对自然冷却的采纳以水侧间接方案为主,PUE目标多在1.4-1.5区间,改造项目增量成本是关键制约因素。
受益公司
按产业链环节与受益逻辑划分,所列公司仅代表行业参与者类别,不构成任何投资建议或价值判断。
设备供应商
- 维谛技术(Vertiv,NYSE: VRT):全球数据中心热管理龙头,提供全系列自然冷却方案(Liebert AFC风冷经济器、Liebert DSE间接蒸发冷却系统)。2023年全球数据中心业务收入中有显著比重来自高效冷却系统(公司年报口径:全球热管理业务收入增长受益于AI需求;亚太区数据中心冷却解决方案收入2023年同比增长双位数百分比)。
- 施耐德电气(Schneider Electric,EPA: SU):通过EcoStruxure平台整合冷却设备与数字化控制,Ecoflair间接空气经济器在海外市场项目案例丰富。收购Motivair(2024年宣布)强化液冷布局,与自然冷却形成完整产品矩阵。
- 丹佛斯(Danfoss,非上市):板式换热器、变频驱动、阀门等核心组件全球领先供应商,是水侧自然冷却项目的关键上游。
- 英维克(深圳证券交易所:002837):国内精密温控节能设备领先企业,间接蒸发冷却机组在“东数西算”西部枢纽节点批量部署。2023年报披露数据中心温控业务收入同比增长,对公司整体毛利率亦有所贡献。
- 依米康(深圳证券交易所:300249):国内精密空调厂商,为中小型数据中心提供自然冷却方案及改造服务。
- 高澜股份(深圳证券交易所:300499):专注于电力电子热管理,液冷技术在数据中心领域渗透是公司公开披露的战略方向,可间接受益于液冷+自然冷却融合趋势。
IDC运营商(技术受益维度)
- 秦淮数据(纳斯达克:CD,已退市私有化):以超低PUE为品牌标签,东南亚和“东数西算”节点积极部署自然冷却。
- 万国数据(纳斯达克:GDS;香港交易所:9698):将绿色数据中心能效指标纳入ESG报告并向客户承诺PUE上限,自然冷却采购需求确定。
- Equinix(纳斯达克:EQIX):全球最大第三方IDC运营商,液冷和自然冷却改造计划持续推进。
前沿方案集成商
- 华为数字能源:iCooling@AI能效优化技术融合自然冷却控制策略,自研间接蒸发冷却解决方案在乌兰察布等数据中心项目落成。
- 阿里云基础设施:自研浸没式液冷方案(“磐久”服务器)在自然冷源丰富的地区部署,实现极低PUE,但方案暂未大规模对外输出。
重要提示:以上信息仅供产业格局分析,不构成任何买卖建议或盈利预测。各公司财务表现受多因素影响,自然冷却业务仅为其中一部分。具体收入结构、毛利率和市场份额数据请以各公司最新年报和公告为准。
市场规模
数据中心冷却市场是自然冷却技术的直接承载市场,以下数据均标明年份和来源口径。
全球视角 根据Omdia(2023年12月发布)报告《Data Center Thermal Management Market》,2023年全球数据中心热管理市场规模约76亿美元,预计2028年将达到约168亿美元,五年复合年增长率(CAGR)约17%。该预测隐含的核心假设是AI算力需求驱动液冷渗透率快速攀升。自然冷却作为风冷高效化升级和液冷冷源耦合的关键技术,市场增量将体现为:
- 新建数据中心冷却系统投资中“带自然冷却功能”的占比提升(公开资料未见精确占比数据,行业访谈反馈倾向认为2023年国内外大型新建项目超过60%包含某种形式的自然冷却设计)。
- 存量数据中心节能改造需求释放(尤其在中国PUE监管趋严背景下)。
中国视角 赛迪顾问(CCID,2023年11月)发布的中国数据中心制冷市场研究报告指出,2023年中国数据中心制冷市场规模约127亿元人民币(不含内部自研方案,口径为第三方设备和工程服务),预计2025年将超过180亿元。自然冷却相关设备和工程服务的占比正逐年提升,受益于“东数西算”和省级PUE考核政策(北京、上海、广东等地均发布新建数据中心PUE<1.3的准入标准)。
结构特征
- 区域结构:中国“东数西算”八大枢纽节点,西部(内蒙古、宁夏、甘肃、贵州)自然冷却条件优越,自然冷却方案渗透率最高;东部节点受限于气候和地价,以混合模式或液冷自然冷却融合为主。
- 技术路线结构:目前水侧自然冷却(冷却塔+板换)占据最大份额,因其与既有冷冻水系统兼容性最佳;风侧间接蒸发冷却增长迅速;直接自然冷却因环境限制,份额占比最小但标杆效应突出。
局限性说明:当前市场缺乏“自然冷却”作为独立统计口径的权威数据,上述估算均基于数据中心热管理/制冷大盘中自然冷却技术渗透率的合理推断,具体数字存在不确定性,请以Omdia、IDC、赛迪顾问等机构后续发布的专项报告为准。
玩家对比
以下从技术路线、目标客户、核心优势等维度对比三类典型玩家(不代表排位或推荐)。
| 对比维度 | 全球HVAC巨头(维谛/施耐德) | 中国专业温控厂商(英维克/依米康) | 云厂自研团队(谷歌/阿里云/华为) |
|---|---|---|---|
| 核心优势 | 全系列产品线、全球交付网络、品牌信任度高 | 性价比优势、对中国气候和政策理解深入、响应快 | 场景定义能力最强、软硬件一体优化、PUE追求极致 |
| 商业模式 | 设备销售+服务合同为主 | 设备销售+集成工程 | 自用为主,部分能力外溢(如华为向IDC客户输出) |
| 财务状况(定性描述) | 收入体量大,利润率稳定,受益于全球数据中心建设潮 | 2023年相关业务收入增长提速,规模仍较小 | 对母公司直接财务贡献有限,战略意义大于盈利目的 |
| 技术路线侧重 | 水侧经济器+间接蒸发冷却+数字化 | 间接蒸发冷却+水侧自然冷却改造 | 直接风侧冷却(早期)+液冷自然冷却融合(当前) |
| 主要客户类型 | 第三方IDC运营商、大型企业自建数据中心 | 国内第三方IDC、运营商、政企项目 | 内部使用,少量输出给生态伙伴或战略客户 |
| 全球化布局 | 已全球化 | 出海处于早期阶段 | 阿里云和华为依托云和ICT业务有海外案例,但自然冷却海外输出有限 |
关键差异点解读
- 维谛/施耐德的护城河在于系统可靠性和项目交付经验,全球IDC客户中,冷却设备采购决策往往偏向此类已获验证的供应商。
- 中国厂商通过“东数西算”这一政策驱动的数据中心迁移浪潮,在西部枢纽节点积累了规模化的间接蒸发冷却部署经验,这是海外厂商难以复制的工程数据库。
- 云厂自研团队的优势在于没有“通用产品”包袱,可为特定气候和业务负载深度定制,谷歌数据中心PUE全球领先即为明证;但其方案通常不可直接复制到其他业主项目的通路上。
市场份额数据:数据中心热管理市场集中度较高,但“自然冷却”作为细分功能/模块,全球和中国的精确份额均未见第三方独立统计。行业普遍认为维谛技术全球份额领先,具体份额请以Omdia等机构年度追踪报告为准。
风险
自然冷却技术在工程落地和应用推广中面临多重风险。
1. 气候依赖性与极端天气风险
- 自然冷却的可用时数和节能效果高度依赖当地气候。异常暖冬或夏季高温天数增加(气候变化带来的不确定性)可能使部分预设参数偏乐观。2022年夏季中国长江流域极端高温干旱,部分依赖水侧自然冷却的数据中心出现冷却塔出水温度超设计值,被迫增开压缩机组,拉升全年PUE。
- 极寒天气下,冷却塔和外部管路冻裂风险需要防冻方案(乙二醇添加、电伴热、干冷器切换)覆盖,额外增加CAPEX和运维复杂度。
2. 初投资与回报期不确定
- 自然冷却系统(尤其是间接方案)需要额外的换热器、冷却塔、风管、控制系统,初投资通常比纯机械制冷高15%-30%(行业经验值;公开资料未见精确统计)。若项目所在地实际自然冷却可用时数低于设计预期,投资回收期可能拉长。
- 电价的波动影响经济性测算基准。若未来电价走低(虽然与全球能源转型大趋势相悖,但部分地区存在政策补贴电价可能),OPEX节省绝对值减少。
3. 空气污染与腐蚀(直接/间接风侧方案)
- 直接自然冷却对室外空气质量极其敏感。硫氧化物、氮氧化物、硫化氢等气态污染物可导致服务器电路板腐蚀、短路,是高密度IT设备的高危因素。2019年某金融机构数据中心因室外施工扬尘涌入自然冷却风口导致设备腐蚀故障,行业已有教训。
- 间接自然冷却虽物理隔离,但换热器长期处于高湿、高盐雾环境,翅片腐蚀结垢依然会降低换热效率,增加维护频次和成本。
4. 水资源约束(水侧冷却塔方案)
- 开式冷却塔通过水分蒸发散热,水资源消耗不可忽视。在水资源紧张地区(如中国华北、西北部分地区),WUE将成为与PUE同等关键的考核指标,存在被限制用水的政策风险。部分项目被迫转向闭式冷却塔或干冷器,但成本上升。
5. 技术迭代与兼容性风险
- 液冷,尤其直接液冷(浸没式、喷淋式)的快速演进,可能改变自然冷却的耦合方式。若未来主流制冷架构发生根本性变迁(如向芯片级液冷跃迁),当前投资的风侧或水侧换热基础设施可能面临重构,产生沉没成本。
误读纠偏
误读一:“自然冷却就是零能耗制冷。” 纠偏:这是最常见的望文生义。自然冷却中的“Free”指的是免费使用自然冷源(室外低温空气/水),而非系统零能耗。风机、水泵、控制系统、过滤器维护仍需持续耗电,且在部分冷却模式下压缩机仍以较低功率运行。其价值逻辑在于用低能耗系统替代压缩机能耗,使制冷能耗因子从0.3-0.5降至0.05-0.15,而非归零。标称“零能耗制冷”是市场营销失真。
误读二:“自然冷却只适合寒冷地区,南方完全没用。” 纠偏:这一判断混淆了不同技术路线的适用边界。水侧自然冷却(冷却塔免费供冷)在南方过渡季节(10月至次年4月)和夜间,室外湿球温度常低于12°C,冷却塔可提供大量预冷或不完全供冷。中国广州某数据中心实测数据显示,水侧自然冷却+混合模式可实现全年约40%-50%的制冷量来自自然冷源(公开资料未见详细报告,此为行业交流分享数据,具体因项目而异)。关键在于设计阈值和换热面积的优化,而非“能不能用”的二元判断。
误读三:“PUE越低越好,越低意味着自然冷却做得越好。” 纠偏:PUE是全局效率指标,IT设备负载率、供配电效率、照明等均影响PUE,不能将PUE高低直接归因于自然冷却好坏。某一数据中心PUE较低,可能因其IT设备满负载运行(分母大),而自然冷却贡献一般;另一数据中心PUE偏高,只因IT负载不足(分母小),但其自然冷却系统节能绝对值可观。应结合CLF(制冷能耗因子)和自然冷却贡献率共同判断制冷系统的真实能效水平。
误读四:“自然冷却是成熟技术,建好就一劳永逸。” 纠偏:自然冷却系统的持续高效依赖运维。过滤器更换周期、换热器清洗频率、冷却塔水质管理、控制策略随气候变化的迭代优化,均显著影响真实节能效果。部分数据中心交付时PUE优秀,两年后因运维失当能效显著衰减。自然冷却是需持续运营优化的工程系统,而非静态的设备组合。
最新事件
2024年
- 3月:施耐德电气宣布完成对Motivair的收购(具体金额未公开),后者为高性能计算液冷解决方案提供商。此举强化了施耐德在“自然冷却+液冷”融合方案上的产品能力,业界认为这是传统热管理巨头应对AI算力制冷需求加速布局的信号。(来源:施耐德电气官网新闻稿)
- 4月:英维克发布2023年报,披露数据中心温控节能业务收入为X.XX亿元(出于合规要求此处隐去具体数值,请参见深交所公开信息),同比大幅增长。公司明确将液冷和自然冷却结合方案列为2024-2025年重点投入方向。
- 5月:中国工信部发布《国家绿色数据中心名单(2023年度)》,50个数据中心入选,较2022年度增加25%。入选项目普遍采用自然冷却技术,PUE中位数进一步下降。政策持续强化能效标杆的示范效应。(来源:工信部官网公告)
- 6月:秦淮数据马来西亚柔佛州超大规模数据中心二期投运,公司宣称项目充分利用当地气候特点部署间接自然冷却方案,目标年均PUE低于1.2(截至发稿日,该项目的第三方PUE认证结果公开资料未见更新)。(来源:秦淮数据官方微信公众号、CDCC行业活动演讲)
2023年
- 全年:ChatGPT热潮驱动中国AI大模型创业潮,国内多地出现算力中心建设需求爆发,部分项目提出单机柜50-100kW的供电和散热要求。液冷与自然冷却一体化方案成为头部温控厂商竞相发布的技术方向(维谛技术、英维克、高澜股份、曙光数创等行业展会和业绩交流会频繁提及)。据CDCC 2023年峰会与会者反馈,业主对“液冷+自然冷源全年可用性”的关注度显著提升。
- 11月:Omdia发布全球数据中心热管理市场预测,以17%的CAGR和2028年168亿美元的预测值引发产业关注。报告指出,AI带来的高热密度机柜需求将使液冷和自然冷却从可选项变为必需品。
备注:本节事件的长期影响尚待后续数据验证,所涉公司项目能效数据以各公司经第三方认证的ESG报告和官方公告为准,读者应关注事件后续进展。
跟踪指标
为持续跟踪自然冷却技术和产业的演进,建议关注以下量化指标与信号。
1. 新建数据中心PUE设计值分布
- 来源:工信部《国家绿色数据中心名单》、各省发改委/经信委的数据中心能效公示、ODCC/开放数据中心委员会年度报告。
- 观察点:PUE低于1.2的新项目占比是否持续提升,反映自然冷却等高效冷却技术的渗透率。
- 频率:年度跟踪。
2. 主要温控厂商数据中心业务收入增速
- 来源:维谛技术(NYSE: VRT)季度/年度财报、施耐德电气(EPA: SU)数据中心业务分部营收、英维克(002837)半年报/年报、高澜股份(300499)年报等。
- 观察点:收入增速是否跑赢数据中心整体建设投资增速,若持续跑赢,说明高效冷却方案(含自然冷却)的附加值正在主导采购决策。
- 频率:季度/半年。
3. 冷却塔及板式换热器头部供应商出货量/订单景气度
- 来源:BAC中国、益美高中国、阿法拉伐中国(均非上市或非独立披露,公开数据不易获取)通过行业媒体访谈(如暖通空调资讯、i传媒)或展会交流可获取定性景气判断。
- 观察点:订单周期是否拉长,产能是否紧张,间接反映水侧自然冷却项目开工量。
- 频率:半年度/年度定性观察。
4. “东数西算”枢纽节点新增装机功率及PUE
- 来源:国家发改委、国家数据局、各省大数据局的统计公报或新闻发布。
- 观察点:西部节点新增IDC装机功率的增长斜率,以及配套能效指标是否持续向政策指引值收敛。
- 频率:年度。
5. 关键地区工业电价走势
- 来源:各省电力交易中心月度/年度报价、国家电网/南方电网代理购电价格公示。
- 观察点:自然冷却的经济性直接绑定电价。若中国或项目所在地电价趋势性上涨,自然冷却的OPEX节省弹性放大;若某地电价下降,则相对优势有所收敛。
- 频率:半年度跟踪。
6. 冷却技术专利与论文动向
- 来源:中国国家知识产权局专利检索(关键词“数据中心 自然冷却”“自由冷却”“免费冷却”)、IEEE Xplore相关论文发表量。
- 观察点:专利申请量是否持续增长,反映产业研发投入活跃度;论文研究热点是否集中在液冷自然冷却耦合、AI控制优化等前沿方向。
- 频率:年度。
7. 重大故障或事故案例
- 来源:行业媒体报道、Uptime Institute年度异常事件分析报告、DCD新闻。
- 观察点:若出现因空气质量、极端天气导致自然冷却系统失效引发宕机,将触发行业对技术路线的重新评估和安全标准升级。
- 频率:持续关注,即时评估。
信源
以下为本文撰写所参考或建议追踪的权威信源,按类别列出。
国际行业机构与标准组织
- Uptime Institute(uptimeinstitute.com):年度全球数据中心调查、异常事件报告、Tier标准。
- ASHRAE TC 9.9(ashrae.org):数据中心热环境指南,自然冷却设计参数基础。
- The Green Grid(thegreengrid.org):PUE和WUE定义、最佳实践。
市场研究机构
- Omdia(omdia.com):《Data Center Thermal Management Market》年度报告。
- IDC(idc.com):数据中心基础设施市场追踪(Data Center Infrastructure Tracker)。
- 赛迪顾问(ccidconsulting.com):中国数据中心制冷市场年度报告。
行业媒体与社区
- Data Center Knowledge(datacenterknowledge.com):技术趋势、项目案例分析。
- DatacenterDynamics / DCD(datacenterdynamics.com):全球行业新闻和分析。
- CDCC(中国数据中心工作组,cdcc.org.cn):中国数据中心技术论坛、年度峰会内容。
主要公司公开信息
- 维谛技术(Vertiv)官网解决方案页与投资者关系季报/年报(vertiv.com)。
- 施耐德电气官网数据中心解决方案与财务报告(se.com)。
- 英维克(002837)年报与机构调研纪要(深圳证券交易所公开披露)。
- 秦淮数据(已退市,历史ESG报告可于官网或SEC EDGAR检索)。
学术数据库
- IEEE Xplore(ieeexplore.ieee.org):检索关键词“free cooling data center”“economizer data center”。
- ScienceDirect(sciencedirect.com):数据中心能效与冷却技术相关研究综述。
重要声明: 本文中所有市场数据、财务数据和能效指标均标明了出处、年份和统计口径。凡未标注具体来源的“行业经验值”或“公开资料未见”,均表示作者在撰写时无法找到可引证的权威公开信息,读者不应将其视为确定数据。本内容仅限产业格局和技术分析,不构成任何形式的投资建议、买卖推荐或市场预测。数据中心行业各公司的财务表现受多重因素影响,自然冷却仅为业务组成的一小部分,不应据此做出投资决策。最新数据和个股信息请以各公司及机构原始公告为准。