液冷是指使用液體取代空氣作為冷媒，為發(fā)熱部件進(jìn)行換熱，帶走熱量的技術(shù)。而液冷服務(wù)器是指將液體注入服務(wù)器，通過冷熱交換帶走服務(wù)器的散熱的一種服務(wù)器。一般來說，行業(yè)將液冷分為直接冷卻和間接冷卻。目前直接冷卻以浸沒式液冷技術(shù)為主，又可分為相變和非相變2種。間接冷卻以冷板式液冷技術(shù)為主。

浸沒式液冷技術(shù)是一種以液體作為傳熱介質(zhì)，發(fā)熱器件浸沒于液體中，通過直接接觸進(jìn)行熱交換的冷卻技術(shù)。整個(gè)浸沒式液冷系統(tǒng)可分為兩部分：室內(nèi)側(cè)循環(huán)和室外側(cè)循環(huán)。在室內(nèi)側(cè)循環(huán)過程中，冷卻液在密閉腔體中與發(fā)熱器件進(jìn)行熱交換，冷卻液吸收發(fā)熱器件熱量升溫，沸騰形成冷卻液氣體。冷卻液氣體在液冷換熱模塊（CDM）中與室外側(cè)低溫水進(jìn)行熱交換，經(jīng)過冷凝和降溫兩個(gè)過程成為低溫冷卻液，重新輸入到密閉腔體中，形成循環(huán)。相變浸沒式液冷室內(nèi)側(cè)循環(huán)中熱量轉(zhuǎn)移主要是通過冷卻液的相變實(shí)現(xiàn)的。

在室外側(cè)循環(huán)中，低溫水在液冷換熱模塊中吸收氣態(tài)冷卻液攜帶的大量熱量變?yōu)楦邷厮?，由循環(huán)水泵輸入到室外冷卻塔。在冷卻塔中，高溫水與大氣進(jìn)行熱交換，釋放熱量，變成低溫水再由室外側(cè)進(jìn)水泵輸送進(jìn)CDM中與氣態(tài)冷卻液進(jìn)行熱交換，完成室外側(cè)循環(huán)。在室外側(cè)循環(huán)中熱量轉(zhuǎn)移主要是通過水溫的升降實(shí)現(xiàn)的。

除了浸沒式相變液冷外，冷板式液冷技術(shù)也有較好的應(yīng)用前景。冷板式液冷是通過銅、鋁等導(dǎo)熱性較好的金屬構(gòu)成的冷板散熱器，將發(fā)熱元器件的熱量傳導(dǎo)給散熱器中的冷卻液體，將熱量帶走的冷卻方式。整個(gè)冷板式液冷系統(tǒng)也可分為兩部分，室外側(cè)循環(huán)和室內(nèi)側(cè)循環(huán)。其中，室內(nèi)側(cè)循環(huán)熱量轉(zhuǎn)移主要是通過冷卻液溫度的升降實(shí)現(xiàn)，而室外側(cè)循環(huán)中，熱量轉(zhuǎn)移主要是通過水溫的升降實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本次研究對數(shù)據(jù)中心相關(guān)企業(yè)的調(diào)研結(jié)果，相比傳統(tǒng)風(fēng)冷，冷板式、浸沒非相變和浸沒相變冷卻效果更好。除了初期投入成本和承重要求外，液冷表現(xiàn)均優(yōu)于傳統(tǒng)風(fēng)冷。

接下來讓我們看幾個(gè)案例，這是中科曙光部署的TC4600E-LP冷板式液冷服務(wù)器。采用可熱插拔的單刀殼封閉設(shè)計(jì)，保證液體零泄露的同時(shí)保持了用戶的使用習(xí)慣，標(biāo)準(zhǔn)整柜冷卻能力達(dá)到 80kW，測試結(jié)果顯示其PUE值趨近1.0。

阿里巴巴浙江云計(jì)算仁和數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心位于余杭錢江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，作為全中國首座綠色等級達(dá)5A的液冷數(shù)據(jù)中心，仁和液冷數(shù)據(jù)中心采用了服務(wù)器全浸沒液冷等多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)與建造， PUE低至1.09，也印證了仁和液冷數(shù)據(jù)中心領(lǐng)先的能效及綠色節(jié)能水平。

馬來西亞氣象局液冷系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的風(fēng)冷不能滿足的情況下，該數(shù)據(jù)中心配置了聯(lián)想的冷板式液冷設(shè)備，水被送入服務(wù)器冷板，在組件周圍循環(huán)，然后吸收熱量離開冷板，進(jìn)入冷源實(shí)現(xiàn)冷卻。據(jù)測算，馬來西亞氣象局應(yīng)用液冷系統(tǒng)后，散熱效果高達(dá)90%，有力地支持了氣象預(yù)測的精度提升。

Facebook新加坡亞洲數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心采用StatePoint Liquid Cooling液冷系統(tǒng)，用水來降低氣溫，可以節(jié)約最高20%的用水量。Facebook還計(jì)劃全部使用可持續(xù)能源來給整個(gè)數(shù)據(jù)中心供電。

液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展意義

液冷技術(shù)改變數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)。由于液冷技術(shù)采用冷卻液和工作流體對發(fā)熱設(shè)備和器件進(jìn)行降溫，因此無需數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的制冷冷機(jī)和末端空調(diào)，也無需服務(wù)器風(fēng)扇，利用液體代替空氣，提高了散熱效率。

液冷技術(shù)改變數(shù)據(jù)中心的選址。中國數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)風(fēng)冷和新興液冷的溫控方式將長期并存，并且由于液冷不必為PUE和運(yùn)營成本而優(yōu)選寒冷氣象區(qū)，可完全跟隨業(yè)務(wù)需求新建或者改擴(kuò)建，發(fā)展?jié)摿Ω蟆?/p>

液冷技術(shù)改變數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。在業(yè)務(wù)需求相同的情況下，新建數(shù)據(jù)中心由于限制最少和政策支持，最適宜應(yīng)用液冷方案。擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心需要選定適當(dāng)比例的空間兼容液冷，提升整體運(yùn)行效率。改建數(shù)據(jù)中心則需根據(jù)機(jī)房樓板承重，視實(shí)際情況進(jìn)行機(jī)房的加固，為液冷留出適度余量。

液冷技術(shù)改變數(shù)據(jù)中心的交付。液冷數(shù)據(jù)中心的交付要充分考慮設(shè)備冷卻液的品質(zhì)：除了傳熱效率等液體性質(zhì)的評估要達(dá)標(biāo)，還需要符合我國相關(guān)消防規(guī)范及地方標(biāo)準(zhǔn)，以及設(shè)備需采用PTFE或其他抗腐蝕性更強(qiáng)的材料，對于管道、線材、電源模塊、閥件等密封材料與冷卻液的兼容性有較高要求。

液冷技術(shù)改變數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維。液冷數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維周期一般為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的3到5倍，并且去除了風(fēng)扇的噪聲，工作環(huán)境對運(yùn)維人員更為友好。