CRAC
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CRAC(Computer Room Air Conditioner,計算機房空調)是專門為資料中心、通訊機房等 IT 環境設計的精密空調。它不只為“製冷”,而是對溫度、溼度、潔淨度進行全年 7×24 小時精確控制,以保證伺服器、儲存和網路裝置穩定執行,是資料中心基礎設施中與供電同等重要的環境保障核心。
3 分鐘產業解釋
資料中心內部的伺服器、儲存和交換器在全速執行時會產生大量熱量,過熱會導致裝置降頻、宕機甚至永久損壞。普通舒適空調的典型設計是“大焓差、小風量”,側重於降低空氣的潛熱(即去除水蒸氣、降低體感溫度),顯熱比(Sensible Heat Ratio, SHR)僅約 0.6~0.7;而 IT 裝置幾乎只散熱不散溼,要求空調具備高顯熱比(通常需 >0.9)、大風量、小焓差的冷卻特性。
CRAC 即為此而生。它通過壓縮機制冷迴圈(直接膨脹式 DX)或冷凍水換熱,將冷風精確地送至機櫃進風側,抽回熱風,形成封閉或半封閉的氣流通道。常見的送風方式包括地板下送風、風管上送風,近年也大量出現列間冷卻、頂置冷卻等形式。同時,機房對溼度有嚴格要求:太乾容易產生靜電,太溼可能引起電路腐蝕或結露;因此 CRAC 整合加溼器(電極式、紅外式)或除溼功能,確保相對溼度維持在 45%~55% 左右。
從產業鏈視角看,CRAC 處於資料中心基礎設施的中游核心環節。上游是壓縮機、換熱器、EC風機、控制器及感測器等零部件供應商;下游直接面對雲端運算廠商、電信運營商、金融政企等資料中心建設和運營方。全球資料中心年度資本支出是 CRAC 需求總量的前置指標,據 Uptime Institute 2023 年報告,冷卻系統佔資料中心總建設成本的 8%-12%。
隨著 AI 高密度計算的爆發,單機櫃功率急劇躍升,單純靠 CRAC 風冷已難以完全覆蓋,液冷(冷板、浸沒)開始補充,但CRAC 仍是絕大多數資料中心機房級環境調節的主力方案,並持續通過變頻壓縮機、EC 風機、氟泵自然冷等技術演進以提升能效。據 Omdia 2024 年分析,風冷方案在可預見未來仍將覆蓋全球資料中心冷卻市場 70% 以上的裝機量。
技術原理
製冷迴圈基礎(以 DX 型 CRAC 為例)
CRAC 核心製冷迴圈為蒸汽壓縮式製冷。壓縮機將低溫低壓的製冷劑氣體壓縮為高溫高壓氣體,排入冷凝器;冷凝器(風冷或水冷)向室外環境散發熱量,製冷劑冷凝為高壓液態;節流裝置(熱力膨脹閥或電子膨脹閥)將高壓液態製冷劑降壓降溫,成為低溫低壓溼蒸汽;蒸發器內製冷劑蒸發吸熱,機房迴風的熱空氣流過蒸發器翅片,被冷卻、除溼(如需),變為乾冷的送風。
該迴圈持續轉移機房內產生的顯熱。精密空調的蒸發器與冷凝器設計刻意加大換熱面積、增大風量,使送風溫度與製冷劑蒸發溫度非常接近,從而維持高顯熱比,避免過度除溼。行業主流機型的蒸發溫度通常設計在 7-12°C,送風溫度 15-22°C,兩者溫差僅 8-10°C,遠小於舒適空調 15-20°C 的溫差。
溫溼度精確控制邏輯
CRAC 通常採用 PID 或自適應控制演算法,通過感測器即時監測送回風溫溼度。控制器連續調節壓縮機排量(或啟停)、膨脹閥開度、風機轉速、加溼器功率和除溼電磁閥,使環境溫溼度波動控制在 ±1°C、±5%RH 範圍內。為防止競爭除溼/加溼,先進群控系統會定義“主冷機組”負責溼度調節,避免同區域多臺機組同時除溼又同時加溼。以維諦 Liebert XD 系列為例,其控制精度可達 ±0.5°C、±3%RH。
氣流組織架構
氣流組織是 CRAC 系統設計與現場部署的關鍵環節,直接決定了製冷效果與能效表現。
地板下送風是大型資料中心最常見的方案。CRAC 將冷風送入架空地板靜壓箱(架空高度通常 400-800mm),通過開孔地板或導流格柵送至冷通道。封閉冷通道後,送風可精準導向機櫃進風面,避免冷熱氣流摻混損失。高架地板靜壓箱內的壓力分佈必須均勻,否則遠端機櫃可能風量不足。CFD 模擬在最佳化開孔率、導流板位置方面發揮關鍵作用。
上送風適用於無架空地板的機房。冷風從裝置頂部或風管直接吹向冷通道,或通過風帽向機櫃正面區域送風。該方案對層高要求較高,單臺機組送風覆蓋範圍有限,中小型機房採用較多。
行級與列間冷卻是近年快速發展的形態。列間 CRAC 直接部署在機櫃佇列之間,緊貼熱源,送風距離極短,風阻損耗極低,可有效應對單機櫃 8-30kW 的高密度場景。部分方案採用後門換熱器,將熱風在排出機櫃瞬間就地進行冷卻,形成最短熱流路徑。
封閉冷熱通道後,迴風溫度可高達 30°C 以上,甚至 35°C。根據 ASHRAE TC 9.9 2021 版指南,IT 裝置允許進風溫度擴充套件到 18-27°C,部分裝置可達更高。提高迴風溫度可使蒸發溫度相應提高,壓縮機壓縮比降低,據 Vertiv 技術白皮書資料,蒸發溫度每提高 1°C,壓縮機功耗可降低 2%-3%,極大改善空調系統全年能效。
關鍵引數
CRAC 的效能和適用場景由一組核心引數定義。以下指標構成了精密空調選型、評估和競標的技術基礎。
| 指標 | 含義 | 典型要求/範圍 | 技術影響 |
|---|---|---|---|
| 顯熱比 (SHR) | 顯熱製冷量÷總製冷量 | >0.90,高階機型可達 0.95-0.98 | SHR 越高,無謂除溼越少,溼度控制越穩定 |
| 額定製冷量 (kW) | 在標準工況下單位時間移除的熱量 | 房間級單機 30-200kW,行級 10-60kW | 需按熱負荷配置並留 20%-30% 冗餘 |
| 風量 (m³/h) | 送風量 | 按每 kW 製冷量配 250-400m³/h | 大風量小溫差是精密空調核心特徵 |
| 能效比 (EER/COP) | 製冷量÷系統功耗 | DX 型 EER 3.0-4.5,氟泵自然冷可超 10 | 直接影響 PUE 和運營電費 |
| 溫度控制精度 | 送/迴風溫度波動範圍 | ±1°C 為行業基準,高階要求 ±0.5°C | 影響 IT 裝置可靠性和壽命 |
| 溼度控制精度 | 相對溼度波動範圍 | ±5%RH,推薦維持 45%-55% | 防靜電、防腐蝕、防結露 |
| 加溼量 (kg/h) | 單位時間加溼能力 | 5-15kg/h,視機房乾燥程度 | 冬季或乾燥地區關鍵指標 |
| 過濾等級 | 空氣潔淨度維持能力 | 標配 G4,可升級至 F7-F9 | 防積塵導致裝置短路風險 |
注:以上資料為行業通用設計範圍,具體數值需參照各廠商型號手冊及具體工況條件。行業標準測試工況通常為:迴風 24°C/50%RH,室外 35°C(風冷)或冷卻水 30°C/35°C(水冷)。
關鍵引數的計算與選型邏輯
在實際工程中,CRAC 選型不僅要看銘牌引數,還需理解引數間的耦合關係。製冷量由壓縮機排量、蒸發溫度、冷凝溫度共同決定,而風量影響送風溫差。設計上通常遵循“先定風量,再配冷量”的原則:根據機櫃熱負荷密度和氣流組織仿真確定所需風量,再匹配製冷量滿足該風量下對迴風溫度的冷卻要求。誤差過大的選型會直接造成區域性熱點或能源浪費。
能效比(EER)並非固定值,隨負荷率、室外溫度、室內設定引數動態變化。變頻壓縮機在 50%-75% 部分負荷區間的 EER 通常比滿負荷高出 15%-30%,這使得全年執行中變頻機組能耗顯著優於定頻。據英維克 2023 年年報引用的行業實測資料,氟泵自然冷 CRAC 在北方地區冬季綜合 COP 可達 8-12,遠超常規 DX 系統。
技術路線
當前 CRAC 的技術路線可從冷源形式、送風架構、壓縮機控制方式三個維度進行劃分,不同路線適應不同的規模、氣候條件和可靠性要求。
按冷源形式分類
1. 直接膨脹式 (DX CRAC) 內建壓縮機直接驅動製冷劑迴圈,製冷劑在室內蒸發器中直接蒸發吸熱。優勢是自成系統,部署靈活,不依賴外部冷源管網;劣勢是能效受壓縮機能效上限約束,單機制冷量上限約 200kW。適用於中小型資料中心、邊緣計算節點以及不具備集中冷源的分散機房。據中國資料中心工作組(CDCC)2023 年調研統計,國內中小型資料中心中 DX 型佔比約 55%-60%。
2. 冷凍水型 (CRAH) 不帶壓縮機,利用外部冷水機組製取的冷凍水(通常 7°C/12°C 或 10°C/16°C)通過表冷器與機房空氣換熱。優勢是冷卻塔或冷水機組集中化可獲取更高能效,冷凍水管網利於大規模部署;劣勢是需額外建設冷凍水管路,初期投資較高,中小規模專案分攤成本大。該形態在超大規模資料中心佔據主流,據 Uptime Institute 2023 報告,北美超大型資料中心中冷凍水型佔冷卻裝置 65% 以上。
3. 雙冷源型 同時具備 DX 系統和冷凍水盤管(或雙盤管),可在一套冷源失效時自動切換。該形態常用於金融、政府等對可靠性要求極高的場景,能以冷凍水為主冷源、DX 為備份,或在斷電時由應急發電帶 DX 執行。缺點是結構複雜、成本高、維護難度大。據 Stulz 2022 年技術報告,雙冷源系統初投資比單一 DX 系統高 40%-60%。
4. 氟泵自然冷型 在 DX 系統基礎上增加製冷劑泵迴圈支路。當室外溫度低於設定閾值(通常 15°C 以下)時,壓縮機停機,製冷劑由泵驅動在冷凝器與蒸發器之間迴圈,利用室外低溫空氣直接冷凝製冷劑,功耗僅來自風機和水泵。該技術可使冬季 EER 達到常規 DX 系統的 3-4 倍。據英維克公開的測試資料,其在哈爾濱地區全年 60% 時間可執行氟泵模式,年節電率達 40%-50%。該路線在國內北方地區和歐洲“零碳”資料中心建設中被廣泛採納。
按送風架構分類
- 房間級(Room-level):單臺覆蓋數十至上百平米,通過地板或風管送風,是傳統主力形態。
- 行級/列間(Row-level/InRow):部署於機櫃列之間,緊貼熱源,送風距離 <2 米,應對單櫃 5-30kW 高密度。
- 頂置式(Overhead):安裝於機櫃頂部,直接向下送風或抽熱風,適合無高架地板機房。
按壓縮機控制方式分類
- 定頻:壓縮機恆速執行,通過啟停調節冷量,溫差波動大,能效低。目前新增裝機中佔比快速下降,但在一些邊緣站點仍有部署。
- 變頻:通過變頻器調節壓縮機轉速,製冷量連續可調,部分負荷能效顯著提升。據 Emerson 2023 年技術白皮書,變頻渦旋壓縮機在 50% 負荷時 EER 可比定頻高 30% 以上。
- 數碼渦旋:通過調節壓縮機的載入/解除安裝時間比例實現容量調節,介於定頻與變頻之間,已漸被變頻取代。
以上技術路線並非互斥。實際專案中常見“冷凍水型列間 CRAH + 氟泵 DX 房間級”的混合部署,以兼顧不同區域的冷量密度與能效目標。
上游
CRAC 製造的核心零部件供應鏈呈現全球集中與本地配套並存的特徵。上游環節的技術水平和供應穩定性直接影響整機廠商的交付能力和成本結構。
壓縮機
壓縮機是製冷系統的心臟,決定了 CRAC 的能效上限和可靠性。全球渦旋壓縮機市場長期由艾默生(Emerson/Copeland)、丹佛斯(Danfoss)、海立等主導。其中艾默生在資料中心空調壓縮機領域市場份額居首,據產業線上 2023 年資料,其全球商用空調渦旋壓縮機份額約為 45%。變頻渦旋壓縮機技術門檻更高,艾默生和丹佛斯兩家合計佔全球產能 70% 以上(公開資料,產業線上 2022 年報告)。國內海立、凌達等近年加速追趕,已在中低冷量段實現部分替代。
壓縮機供應對 CRAC 整機廠商構成關鍵約束。大型 CRAC 廠商通常與壓縮機供應商簽訂年度架構協議以鎖定產能和價格週期。2021-2022 年全球晶片短缺曾導致變頻驅動板供應緊張,變頻壓縮機交期延長 8-12 周,部分 CRAC 廠商被迫轉回定頻方案以保交付(據 Vertiv 2022 年四季度電話會揭露)。
換熱器
蒸發器和冷凝器的核心元件為銅管鋁翅片換熱器,近年微通道平行流換熱器(全鋁)開始滲透。換熱器製造技術成熟,供應商分散度較高。銅和鋁的價格波動直接影響換熱器成本,LME 銅價 2023 年均值約 8,500 美元/噸,較 2020 年上漲約 35%,對行業毛利率構成持續壓力。
EC 風機
EC(電子換向)風機相比傳統 AC 風機效率高出 15%-30%,且具備無級變速能力,已成為中高階 CRAC 標配。全球 EC 風機市場由德國 EBM-Papst、Ziehl-Abegg 主導,兩者合計佔資料中心精密空調風機份額超過 60%(據 Omdia 2023 年估算)。日本 Nidec、國內臥龍電驅等正加速版面配置,但品牌認可度仍存差距。EC 風機成本約為同規格 AC 風機的 2-3 倍,但能耗回收期通常僅 1-2 年。
控制器與感測器
精密空調的溫溼度控制精度依賴高靈敏感測器和可靠的控制系統。溫溼度感測器供應商包括 Sensirion(瑞士)、Vaisala(芬蘭)和國內煒盛等。高階感測器單價可達數百元,響應時間 <10 秒,精度 ±0.3°C/±2%RH。控制器晶片以 MCU/DSP 為主,目前高階機型多采用德州儀器 (TI)、意法半導體 (ST) 的工業級方案。MCU 供應在 2021-2022 年因產能緊張出現缺貨,部分 CRAC 廠商被迫更換控制方案,帶來適配週期延長風險。
結構件與過濾網
鋼板、型材及過濾網國內供應充分,技術壁壘低,議價權在整機端。但資料中心對空氣潔淨度的高要求推動 G4-F9 中效過濾器滲透率提升,高等級過濾器的替換耗材市場需求持續擴大。
下游
CRAC 的下游客戶群體呈現高度集中的特徵——前 20 大客戶貢獻行業約 50%-60% 的採購量,以網際網路雲端廠商和電信運營商為主體。
網際網路與雲端服務商
亞馬遜 AWS、微軟 Azure、Google、阿里雲端、騰訊雲端等超大規模(Hyperscale)資料中心是 CRAC/CRAH 的最大單一採購群體。這類客戶具有標準化程度高、單筆訂單金額大、供應商准入週期長(通常 12-18 個月驗證)的特點。超大規模資料中心通常採用冷凍水型 CRAH 或定製化氟泵自然冷方案,並以公開招標的形式集中採購。據 Synergy Research 2024 年資料,2023 年全球超大規模資料中心數量已超過 900 座,當年新增約 120 座,直接拉動精密空調需求約 35-45 億元(按單座冷卻系統平均投資 3,000-4,000 萬元估算,含裝置與安裝)。
AI 推論與訓練需求爆發正推動這些廠商的資本支出持續攀升。以微軟為例,其 2023 財年資本支出約 280 億美元,2024 財年預計將繼續增長(據微軟 FY2024 Q2 財報,口徑:含資料中心基建)。這類資本支出中冷卻系統通常佔 8%-12%,是 CRAC 行業需求的重要先行指標。
電信運營商
中國移動、中國電信、中國聯通以及海外 AT&T、Verizon 等運營商擁有龐大的通訊機房和邊緣資料中心網路。運營商機房單點面積較小但站點數量大,對空調的可靠性、遠端監控能力要求極高。國內運營商 CRAC 採購以集中招標模式為主,DX 型佔比高於網際網路廠商。據中國移動 2023 年機房專用空調集中採購公告,全年採購各類精密空調約 4,500 臺套(涵蓋 DX 型、冷凍水型及行級),預算規模約 8-10 億元。
5G 基站的邊緣機房是 CRAC 的新興增長點。邊緣節點分佈廣、環境複雜,要求裝置小型化、無人值守並具備極端環境適應能力。這催生了壁掛式、機櫃級微型精密空調的細分市場。
金融與政府
銀行、證券、保險等金融機構及政府資料中心更強調可靠性和安全性,多采用雙冷源、N+2 冗餘配置。這類客戶單體採購量遠小於雲端廠商,但對品牌認可度和服務響應速度有較高要求,獲利空間優於大型網際網路訂單。國內該市場長期以維諦、佳力圖等品牌為傳統強勢供應商。
工業級應用
電力排程中心、半導體工廠控制室、工業自動化機房等對溫度波動敏感,要求 ±0.5°C 甚至更高的控制精度。這部分市場體量小於資料中心,但產品單價高、技術附加值大,是部分差異化廠商的利基賽道。
第三方資料中心運營商
Equinix、Digital Realty、萬國資料、世紀互聯等託管型資料中心在採購 CRAC 時需兼顧多租戶的差異化需求,裝置配置彈性較高。據萬國資料 2023 年年報(20-F),其運營資料中心總功耗容量約 800MW,冷卻系統佔運營成本中電力相關支出的 20%-25%。
受益公司
CRAC 行業的競爭格局呈全球化與本地化並存的特徵,國際巨頭憑藉技術積累和品牌優勢佔據高階市場,國內企業在中端和節能增量市場快速擴張。
全球主要參與者
維諦技術(Vertiv, NYSE: VRT) 旗下 Liebert 品牌是精密空調行業的開創者和技術標杆,產品覆蓋 DX 到冷凍水、房間級到列間全系列。據 Vertiv 2023 年年報(10-K),其全球熱管理業務營收約 18 億美元(2023 自然年,口徑:含精密空調及周邊冷卻裝置),佔總營收約 28%。公司在北美、歐洲市場佔有率領先,在中國市場面臨本土品牌價格競爭,但仍以高階定位維持 20% 以上份額(據 Frost & Sullivan 2023 年估算)。Vertiv 近年來大力推廣氟泵自然冷和預製化模組方案,受益於 AI 資料中心投資週期,2023 年 Q4 訂單年增率增長超 20%。但需注意,公司產品依賴壓縮機廠商供貨,若供應鏈緊張可能影響交付節奏。
施耐德電氣(Schneider Electric, EPA: SU) 通過收購 APC 建置了資料中心供電、冷卻一體化方案。其 InRow 列間空調系列與 EcoStruxure 軟體平台形成智慧群控生態,可整合 UPS、配電與冷卻的統一管理。施耐德作為電氣裝置巨頭,冷卻業務營收口徑包含於其“資料中心與網路”事業部,未單獨揭露。整體資料中心相關營收 2023 年約 50 億歐元(公司年報估算口徑),冷卻約佔 20% 即約 10 億歐元。施耐德的優勢在於系統級交付和全球服務網路,但在單一精密空調產品線的技術深度上略遜於維諦。
Stulz(未上市) 德系精密空調技術代表,總部漢堡,在節能型、自然冷和定製化方案領域積澱深厚。Stulz 的優勢在於對歐洲及精細執行環境的技術適配,在歐洲資料中心冷卻市場份額位居前三(據 DatacenterDynamics 2022 年行業報告)。公司未上市,財務資料不公開,但在全球擁有 20 餘家子公司,產能分佈在德國、中國、美國等地。其產品在國內通過子公司 Stulz 中國銷售,定位中高階。
大金(Daikin, TYO: 6367)與三菱電機(TYO: 6503) 日系代表,在變頻技術和壓縮機自供方面具備產業鏈一體化優勢。大金通過其 VRV/VRF 技術積累切入精密空調市場,三菱電機則側重於行級和中小型機房冷卻。日系品牌在亞太(尤其日本、東南亞)市場份額較高,但在中國和北美挑戰維諦、Stulz 的難度較大。
國內主要參與者
英維克(A股:002837) 國內資料中心精密空調和冷卻解決方案龍頭,客戶覆蓋中國移動、中國電信、騰訊、阿里巴巴等頭部玩家。公司 2023 年實現營收約 52 億元(2023 年年報口徑),其中資料中心溫控業務佔比約 60%。英維克在氟泵自然冷和間接蒸發冷卻技術上積累深厚,XFlex 系列氟泵自然冷機組在國內北方資料中心市佔率領先。與海外品牌相比,英維克在價格和本土服務響應速度上具備優勢,但國際品牌影響力和海外渠道處於追趕期。公司毛利率約 30%-32%(2023 年年報),略高於行業均值。
佳力圖(A股:603912) 深耕通訊行業精密空調三十餘年,與中國移動、中國聯通等關係穩固,產品覆蓋 CRAC、列間、冷板液冷等。2023 年營收約 12 億元(2023 年年報口徑),其中機房空調佔 70% 以上。佳力圖在運營商集採中的中標份額長期居前二,產品以高可靠性和定製化服務見長,毛利率穩定在 33%-36%。公司近年加大氟泵和列間產品推廣,同時版面配置液冷元件。值得注意的是,佳力圖在一線城市自建產能,交付彈性較好但海外營收佔比極低。
依米康(A股:300249) 產品涵蓋精密空調、冷熱通道系統、微模組等資料中心基礎設施。2023 年資料中心相關營收約 4.5 億元(公司年報估算口徑),體量小於英維克和佳力圖,但在特定區域和行業仍具競爭力。公司正推動向節能服務和整體解決方案轉型,精密空調仍是主打產品之一。
美的(A股:000333)、海爾等跨界廠商 白色家電巨頭通過自研和併購切入資料中心溫控市場。美的收購義大利 Clivet 後補齊了歐洲精密空調產品線,國內以價效比路線競爭。海爾通過其空調業務積累的變頻、磁懸浮壓縮機技術推出資料中心用冷機。跨界廠商的品牌和渠道優勢在於家電領域,在專業資料中心市場的驗證週期較長,目前市佔率尚不高但競爭壓力不可忽視。
競爭格局概覽
據 Frost & Sullivan 2023 年資料,中國資料中心精密空調市場集中度中等偏高:CR3(維諦、英維克、佳力圖)合計約 50%-55%,CR5 約 65%-70%。行業競爭正從單機銷售轉向“產品+系統方案+服務”的全生命週期競爭,具備群控系統、預測性維護和節能服務能力的企業在客戶端黏性更強。
宣告:上述分析基於公開財報及第三方行業報告估算,未對任何公司投資價值做出判斷,不構成買賣建議。
市場規模
全球資料中心冷卻市場正處於由 AI 算力擴張驅動的快速增長通道中。以下資料綜合多家研究機構口徑交叉驗證。
全球市場
據 Omdia《Data Center Thermal Management Market Tracker》(2024 年 Q1 版),2023 年全球資料中心冷卻裝置市場規模約為 128 億美元(口徑:含精密空調 CRAC/CRAH、冷水機組、冷卻塔、液冷 CDU 及安裝服務),年增率增長約 14%。其中精密空調及空氣處理裝置佔比約 55%,對應約 70 億美元。Omdia 預計該市場到 2028 年將達 220-240 億美元,5 年 CAGR 約 11%-13%,增速主要為 AI 叢集基礎設施建設和老舊機房節能改造驅動。
從區域結構看,2023 年亞太區佔全球資料中心冷卻市場的 38%(以營收計),北美佔 32%,歐洲佔 22%,其餘地區合計 8%(Omdia 資料)。北美市場受 AI 投資傾斜增速更快,2023 年年增率增速約 18%,略高於亞太的 13%。
另一家研究機構 Grand View Research 2024 年的口徑相對保守(覆蓋範圍略窄),估計 2023 年全球資料中心精密空調市場規模約 48 億美元,預計 2030 年達 95 億美元,CAGR 10.2%。差異主要來自統計口徑:Omdia 包含安裝服務及部分配套冷源,GVR 更聚焦於精密空調整機裝置。
中國市場
據 CCID 賽迪研究院《中國資料中心溫控市場研究報告》(2023 年版),2023 年中國資料中心精密空調市場規模約 145 億元人民幣(口徑:CRAC/CRAH 整機裝置,不含冷水機組和安裝),年增率增長約 16%。其中,新建資料中心採購佔比約 65%,存量改造替換佔比約 35%,後者正在快速上升。CCID 預測到 2026 年中國市場規模將突破 200 億元。
增量動力主要來自兩方面:
- 新建資料中心:據國家發改委 2024 年 1 月批覆及地方核准公告,2023 年全國規劃在建大型以上資料中心超 80 個,部分為 AI 專用叢集,預計 2024-2025 年進入裝置採購高峰。
- 節能改造:多地 PUE 上限政策趨嚴,大量 2018 年前建成的定頻 CRAC 進入更換週期。據 CDCC 估算,國記憶體量 CRAC 約 60 萬臺套(含通訊機房),其中約 20%-25% 在未來 5-8 年具有變頻/自然冷改造潛力,對應市場規模約 30-40 億元。
上下游聯動與價格趨勢
上游壓縮機若出現產能瓶頸或漲價,將直接推高整機成本。2022-2023 年壓縮機行業整體提價兩次,累計約 8%-12%,部分轉嫁至整機端。同時,EC 風機滲透率提升和氟泵模組附加使單機價值量走高:一套 100kW 級 DX 定頻機在 2019 年單價約 15-18 萬元,同冷量變頻氟泵機組 2023 年均價已升至 25-30 萬元(價差來自配置升級,公開招標公告可查公示中標價區間)。這一“價格結構性上行”是行業產值增長快於臺數增長的底層邏輯之一。
注:以上市場資料均綜合自第三方研究機構的公開摘要或新聞稿引述,部分細項口徑有待正式報告全文確認,具體數值以原始報告為準。
玩家對比
以下從產品線廣度、技術特色、服務能力三個核心維度對主要市場參與者做定性對比分析。
產品線廣度
維諦技術擁有精密空調行業最全產品矩陣:從 5kW 壁掛式到 200kW 房間級 DX,從冷凍水 CRAH 到行級 InRow,覆蓋幾乎所有冷卻應用場景。施耐德產品以 InRow 列間和 EcoStruxure 系統整合見長,而獨立 DX 型精密度不及維諦。Stulz 在歐洲大型水冷機房方案積累深厚,但在中國產品線相對精簡。國內英維克、佳力圖產品線已基本補齊 DX、冷凍水、列間、氟泵自然冷全系列,冷凝量上限與海外持平,但在特殊工況(如極端高溫、高海拔、抗腐蝕等)的延伸型號數量仍有差距。
技術差異化能力
維諦:壓縮機與系統控制演算法積累最深,柔性渦旋、變容量調節和 Liebert iCOM 控制系統的溫控精度為行業標杆。 施耐德:IoT 生態和能效管理平台是核心武器,其 EcoStruxure 可實現資料中心供電、製冷、環境聯動最佳化,單機技術非最強但系統能效表現好。 英維克:氟泵自然冷方面具備先發優勢,XFlex 系列在國內北方地區裝機量最大,間接蒸發冷卻方案亦有規模專案驗證。 佳力圖:運營商定製能力強,產品在長時間無人值守、遠端監控和故障自診斷等運維端設計到位。 Stulz:在精確溼度控制和防腐工藝上有獨特技術,適合特定工業級環境,但創新節奏較慢。
服務與交付
海外品牌在國內的服務網路密度不及本土廠商,響應速度成為競爭短板。以維諦為例,其在國內設有 30 餘個服務機構(據官網),仍難以匹配英維克、佳力圖在全國 50 個以上城市的駐點服務能力。網際網路大客戶對供應商有駐場運維和 4 小時到場承諾要求,這正是本土廠商的競爭壁壘。在國際市場端,國內品牌的服務體系尚在建置初期,遠不如維諦、施耐德的全球覆蓋度。
客戶黏性與定價權
頭部網際網路和運營商客戶通常採用兩至三家供應商並行的採購策略以保障供應安全,單品牌獨佔比例低。這導致行業價格競爭激烈,定價權集中於大客戶——大規模招採中價分權重常超 40%。但節能改造和中小型客戶市場中,非價格因素(技術服務、改造方案、交付速度)佔比提高,品牌溢價空間相對更大。
風險
CRAC 行業在強勁需求週期中仍面臨多維度的風險,投資者和企業在制定策略時需重點評估。
技術替代風險
液冷(尤其浸沒式冷卻)正快速滲透高密度 AI 訓練叢集。據 Omdia 2024 年預測,液冷方案在新建 AI 資料中心中的滲透率將從 2023 年的不足 10% 提升至 2028 年的 30%-35%。如液冷覆蓋率超出預期並延伸至中低功率密度 IT 裝置區域,傳統風冷 CRAC 的增量空間可能被壓縮。不過從行業共識來看,液冷替代更多發生在高功率 GPU 伺服器晶片級,房間級風冷在儲存、網路、低功耗伺服器中的角色難以被完全替代。真正需要關注的是液冷方案是否會降低單 MW 對 CRAC 製冷量的需求密度。
客戶集中度與資本支出波動
CRAC 行業前 10 大客戶的營收貢獻通常超過 50%。雲端廠商資本支出具有周期性,若宏觀經濟下行或 AI 投資回報不及預期,可能導致資料中心建設節奏放緩,直接衝擊裝置採購需求。回顧 2019 年全球資料中心資本支出增速一度放緩至個位數,當年 CRAC 廠商營收增速出現同步放緩(據 Vertiv 2019 年年報,其熱管理營收持平)。當前的 AI 投資潮是否形成新的擴張-收縮週期,持續關注下游資本支出展望至關重要。
原材料與供應鏈風險
銅、鋁和晶片是 CRAC 的核心成本要素。LME 銅價 2020 年初約 6,000 美元/噸,2023 年均值約 8,500 美元/噸,累計上漲約 42%(公開資料,LME 官方結算價)。如銅鋁價格再次快速上行,將侵蝕整機廠商毛利率。同時,EC 風機和高階壓縮機關鍵零部件仍依賴進口,國際物流和地緣供應鏈擾動不可忽視。2022 年上海封控期間,部分 CRAC 廠商因進口壓縮機在途延誤導致交付推遲 4-6 周(據佳力圖 2022 年年報管理層討論)。
政策風險
國內 PUE 政策趨嚴整體利好高效 CRAC,但若部分省市對存量機房採取“一刀切”整頓甚至關停,短期需求可能收縮。歐盟“能效優先”原則和碳關稅政策可能增加中國 CRAC 出口認證成本,形成非關稅壁壘。需追蹤各國資料中心能效指令的具體實施節奏。
行業競爭加劇與價格戰
國內 CRAC 市場品牌集中度較高但價格競爭已趨白熱化。運營商集採的中標價近年逐年下行,以 100kW DX 機型為例,據中國移動 2023 年集採公示,平均中標單價較 2020 年同規格機型下降約 12%-15%。若廠商間為爭搶份額進一步壓低價格,行業平均毛利率可能承壓。技術含量較低的定頻機型獲利空間已極度壓縮。具有差異化技術積累、海外市場渠道或高價值服務營收的企業相對具備防禦力。
誤讀糾偏
誤讀 1:“CRAC 就是普通空調加風扇版,換上去就行。” 糾偏:舒適空調的顯熱比偏低(約 0.6-0.7),除溼過度會導致頻繁加溼,反而增加能耗和溼度波動風險;同時普通空調不支援全年無休執行、缺乏冗餘群控邏輯,直接用於機房極易引發區域性熱點和裝置損壞。精密空調在硬體選型、控制演算法和氣流組織適配方面均專為 24×7 IT 負載設計。
誤讀 2:“液冷全面鋪開後 CRAC 就會被淘汰。” 糾偏:液冷主要帶走 CPU/GPU 等核心晶片 60%-80% 的熱量,但伺服器內部電源模組、硬碟、網路介面卡等仍釋放可觀餘熱到機房空間,且儲存伺服器和網路交換器普遍不配置液冷。CRAC 負責消除這部分房間餘熱,同時維持整個機房的溼度、潔淨度和正壓,與液冷是互補而非替代關係。未來資料中心趨向“液冷+風冷 CRAC”的超融合熱管理架構。
誤讀 3:“冷凍水型 CRAH 一定比 DX CRAC 能效高。” 糾偏:CRAH 系統能效取決於冷水機組的整體 COP,如果冷水機組老化、冷卻塔效率低或管路長帶來冷損,綜合系統能效未必優於高效變頻 DX CRAC,尤其在對瞬態負荷變化的響應上 DX 系統有時更靈活。能效比較需基於全年系統級(含冷源、輸配)模擬,而非僅對比空調終端裝置。
誤讀 4:“顯熱比越高越好,追求 1.0。” 糾偏:顯熱比 1.0 意味著完全不除溼。在潮溼地區或夏季高溼工況下,一定量的除溼對控制機房溼度是必要的。精密度並非追求“零除溼”,而是將除溼量控制在合理範圍,使之與機房圍護結構滲入的溼負荷平衡。過度追求高顯熱比可能導致溼度超標風險。
誤讀 5:“CRAC 是標準化產品,各家差別不大。” 糾偏:精密空調的差異在控制演算法、群控邏輯、部分負荷能效、極端工況穩性、服務密度等多維度體現。兩大品牌的名義製冷量可能相同,但實際部分負荷能效、溼度波動範圍、群控策略可產生 10%-20% 的系統能耗差距(據第三方機房實測比較,ASHRAE 期刊 2022 年案例研究)。選型時需審查詳細效能曲線和現場驗證報告,不能僅靠銘牌引數決策。
最新事件
(統計時間節點:2023 年 Q4 至 2024 年 Q1,基於公開報道和公司公告)
1. 國內 PUE 政策進一步收緊 2024 年 1 月,工信部發布《關於持續加強資料中心節能監察的通知》,明確要求到 2025 年底大型及以上資料中心 PUE 降至 1.35 以下,此前只是“引導性”建議,本次升格為強制性監察。該通知同時提出加速淘汰制冷能效低於 3.0 的定頻空調裝置。政策直接利好變頻/氟泵自然冷 CRAC 的存量替換需求。據統計,全國約 30% 的已運營資料中心 PUE 仍高於 1.5(CDCC 2023 年調研),改造視窗緊迫。
2. 英維克獲得大型網際網路企業 AI 資料中心訂單 2024 年 3 月,英維克公告中標國內某頭部網際網路企業 AI 資料中心冷卻系統專案,合同金額約 4.2 億元(口徑:含氟泵自然冷 CRAC、間接蒸發冷及配套服務),為公司上市以來單體最大訂單。該專案採用冷凍水+氟泵混合方案,目標 PUE≤1.15。該專案顯示 AI 建設帶動的冷卻裝置大型化、高價值化趨勢明確。
3. Vertiv 在全球 AI 投資浪潮中上調業績展望 Vertiv 在 2024 年 2 月釋出 2023 年年報及 2024 年展望,將 2024 年營收增速展望從先前的 8%-10% 上調至 11%-14%,並稱熱管理訂單積壓年增率增長超 30%(口徑:包含 CRAC/CRAH、冷水機組及液冷,來源 Q4 財報電話會)。管理層明確指出 AI 部署正從北美擴充套件至歐洲和亞太,對精密空調的系統級需求拉動顯著。
4. 美的併購拓展海外資料中心溫控產能 2024 年 1 月,美的集團完成對義大利 Clivet 的加碼,新增歐洲商用空調產能中明確將版面配置資料中心精密空調產線(據美的官方新聞稿)。此舉意味著國內家電巨頭正加速通過資本併購補強資料中心溫控技術和海外交付能力,未來中國 CRAC 出口競爭格局或生變。
5. 國際製冷劑法規影響產品設計 2024 年起,歐盟 F-gas 法規進一步削減 HFC 製冷劑配額(R410A 等),Kigali 修正案履約節奏加快。資料中心精密空調需加速向低 GWP 製冷劑(如 R32、R454B)切換。多家 CRAC 廠商已推出 R32 相容機型,但系統設計(可燃性處理、排氣量調整)帶來額外成本。據大金 2023 年技術公告,R32 機型成本較 R410A 同冷量高約 5%-8%。該法規對出口歐洲市場的國內廠商構成技術壁壘和成本考驗。
6. 國內邊緣計算精密空調需求抬頭 2024 年 2 月,中國鐵塔釋出 2024 年基站/邊緣機房裝置集中採購預公告,小型精密空調採購量年增率增長超 40%(據公告列示口徑),反映 5G 覆蓋下沉和邊緣計算節點擴容帶來的分散式製冷需求。壁掛式、3-10kW 微型精密空調細分賽道關注度上升。
追蹤指標
以下指標清單供分析 CRAC 行業景氣度與競爭格局變化時作為日常追蹤參照。
需求端先行指標
- 全球超大規模資料中心數量及資本支出:Synergy Research、IDC 季報資料,雲端廠商(AWS、Azure、Google、阿里、騰訊等)季度資本支出展望。該指標領先裝置採購約 1-2 個季度。
- 國內大型資料中心專案核准與開工:發改委/工信部批覆公告,地方政府 IDC 專案環評公示。重點追蹤長三角、京津冀、粵港澳及成渝樞紐節點的規劃進展。
- 電信運營商集採公告及中標結果:中國移動、中國電信、中國聯通年度/半年精密空調集採規模及中標價變化,是判斷國內競爭烈度和價格趨勢的第一手公開資料。
- AI 算力投資展望:NVIDIA、AMD 資料中心 GPU 出貨量展望及雲端廠商自研 AI 晶片部署計劃,間接對映高密度機櫃對冷卻裝置的需求強度。
供給與成本端指標
- LME 銅、鋁現貨價格:月度均價走勢,直接傳導至換熱器和管路成本。
- 艾默生/丹佛斯壓縮機交貨週期:正常 6-8 周,若超出 12 周則提示供應瓶頸。
- EC 風機關鍵供應商產能利用率:EBM-Papst、Ziehl-Abegg 的季度出貨及交期。
- 行業月度新增訂單及積壓訂單:可通過上市公司季度經營資料公告推導,如 Vertiv、英維克、佳力圖季報揭露的資訊。
競爭與盈利指標
- 主要廠商季度營收增速及毛利率:重點追蹤英維克(002837)、佳力圖(603912)、Vertiv (VRT) 的季度財報,關注熱管理業務分部的營收增速和毛利率季增率變化。
- 招投標中標價格趨勢:連續集採專案的中標單價分析,評估價格戰是否持續惡化。
- 新進入者動態:美的、海爾等跨界廠商在資料中心冷卻領域的中標進展、併購物件及投入力度變化。
技術替代與政策指標
- 液冷滲透率:Omdia/McKinsey 年度液冷市場追蹤,新建 AI 資料中心液冷方案採用率。
- PUE 政策執行強度:各省市 IDC 能效檢查和通報結果,存量機房整改時限。
- 國際能效標準和碳關稅:歐盟能效標籤更新、碳邊境調節機制(CBAM)納入空調裝置的程序。
- 製冷劑法規:Kigali 修正案各締約國 HFC 削減時間表,F-gas 配額變化,影響 DX 型機組的製冷劑選型和成本。
替代資料驗證來源
- 百度/高德地圖:主要資料中心聚集區的熱影像和建設動態衛星圖,可間接感知區域冷卻需求熱度。
- 天眼查/企查查:CRAC 相關企業的新增註冊、擴產、招聘規模變化,反映行業擴產意願。
- 電網業擴報裝資料:大型資料中心電力報裝容量,與冷卻系統配置量有強相關性,可在地方電網公示中獲取。
注:上述指標追蹤需結合多源資料交叉驗證,單一指標波動不構成確定性判斷。
信源
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行業研究機構
- Omdia:“Data Center Thermal Management