数据中心冷却(2024-2026 校准)
2026-07 校准:GB 50174 + ASHRAE TC 9.9 主流;高温冷冻水 + 液冷 + 间接蒸发冷凝是 2024-2026 三大新兴主流。
1. 数据中心冷却发展史(2024-2026 校准)
| 阶段 | 时间 | 主流形式 | PUE |
|---|
| 传统 | 2000-2015 | 冷冻水 7/12℃ + 风冷 | 2.0-2.5 |
| 节能 1 | 2015-2020 | 冷冻水 10/18℃ + 自然冷源 | 1.6-2.0 |
| 节能 2 | 2020-2024 | 高温 18/27℃ + 间接蒸发 | 1.3-1.5 |
| 2024-2026 主流 | 高温 25-40℃ + 液冷 + 间接蒸发 | 1.1-1.3 | |
| 2030 趋势 | 高温 + 浸没 + 双相 | 1.0-1.1 | |
2. 高温冷冻水(2024-2026 主流)
2.1 温度等级
| 等级 | 出水温度 | 应用 | 节能 |
|---|
| 中温冷冻水(传统) | 7/12℃ | 风冷型 | PUE 2.0+ |
| 高温冷冻水(AHU) | 10/18℃ | AHU 直接送风 | PUE 1.5-1.8 |
| 超高温(2024 主流) | 15/24℃ | 冷水 + 闭环 | PUE 1.3-1.5 |
| 极端高温(2026 趋势) | 25-40℃ | 直接两相液冷 | PUE 1.1-1.2 |
2.2 高温冷冻水优势
- 冷冻水温度↑→ COP↑:7℃→ 18℃ COP +30-50%
- 冷水机组一级能效易过(GB 19576 IPLV ≥ 5.5)
- 与冷通道 / 间接蒸发冷凝兼容
3. 冷水机组选型(2024-2026 主流)
3.1 大型数据中心主流选型
| 容量 | 推荐压缩机型式 | 冷媒 | 厂商 |
|---|
| < 1 MW | 涡旋(并联) | R-32 / R-454B | Daikin EWAQ |
| 1-5 MW | 螺杆 | R-1234ze(E) | Trane RTAC / 美的 MC / 顿汉布什 |
| > 5 MW | 磁悬浮离心 | R-1234ze(E) / R-454B | Trane CenTraVac / York YK / Smardt |
| 超大型(> 50 MW) | 多机并联 + 群控 | R-1234ze(E) | 全部厂商 |
3.2 数据中心专用冷机
- Trane CenTraVac CVHE / CVHF — 大型主流
- York YK / YVAA — 主流
- Daikin EWAQ — 高效
- 美的 MC / GMP — 国产替代
3.3 能效要求(2024-2026)
- GB 50174 / GB 50462 / ASHRAE TC 9.9
- PUE 目标:
- 大型:1.3-1.5(新建)
- 超大型:1.1-1.3
- 2024-2026 边缘计算:1.0-1.2
4. 间接蒸发冷凝(2024-2026 新兴主流)
4.1 原理
热风 → 喷淋区(蒸发降温)→ 换热器(水冷却)→ 排风
↓
蒸发消耗水(补给水)
热效率比常规风冷高 3-5 倍(湿球温度比干球低 10-15°C)
4.2 主流形式
- HPE Performance Optimized Data Center(POD)单元
- Vertiv EVO 单元
- Schneider InRow 单元
- 国产主流:华为 FusionCol 间接蒸发冷凝
4.3 优势
- 湿球温度利用:湿球 24℃ = 干球 35℃ 等效
- PUE 1.05-1.15
- 节水:30-50% 蒸发(可回收)
4.4 选型
- 数据中心 ≥ 1 MW 推荐
- 干旱地区(湿球 18-25℃)最优
- 与冷冻水主机 + 干冷器组合节能 30%+
5. 液冷(2024-2026 主流)
5.1 形式
| 形式 | 液体 | 应用 | PUE |
|---|
| 冷板 Cold Plate | 水 / 乙二醇 | GPU 服务器 / AI 训练 | 1.15-1.25 |
| 浸没 Immersion | 矿物油 / 氟化液 | 高密度计算 | 1.05-1.10 |
| 两相浸没 Two-Phase | 氟化液 | 极致散热(超算) | 1.0-1.05 |
| 直接液冷 D2C | 水 | 主流 | 1.10-1.20 |
5.2 主流厂商(2024-2026)
- Vertiv(Schneider):Liebert XDU
- Schneider Electric:InRow / InRack
- Huawei:FusionCol
- ZTE:液冷整机柜
- Inspur:液冷服务器
- Submer:浸没(西班牙)
- Iceotope:浸没液冷
5.3 冷板设计参数
- 入口温度:30-40℃(2024-2026 主流)
- 出口温度:40-50℃
- ΔT:10-15℃
- 流量:1-2 L/min/kW
- 压力:1-2 bar
6. 风冷 + 冷冻水(传统主流,2024 仍占 50%)
| 配置 | 主流 | 节能率 |
|---|
| 冷冻水 7/12℃ + CRAC 风冷 | 旧主流 | PUE 2.0+ |
| 冷冻水 10/18℃ + CRAC + 自然冷源 | 节能 | PUE 1.6-1.8 |
| 冷冻水 14/20℃ + AHU + 间接蒸发 | 2024-2026 主流 | PUE 1.3-1.5 |
7. 自然冷源(free cooling)
7.1 形式
- 直接自然冷源(新风):冬季直接用冷空气
- 间接自然冷源(热交换器):全年可省 30-50% 冷量
- 乙二醇侧自然冷源:闭式循环,适合北方
7.2 选型决策
- 干球 -5℃ 城市(北京 / 沈阳):自然冷源 6000+ h/年(节能 30-50%)
- 南方(湿球高):自然冷源节能 10-20%
- 与高温冷冻水 14-18℃ 完美结合
8. 写报告 / 选型必查清单(2024-2026 校准)
9. 研发关注(2026 H1)
- 高温冷冻水(25-40℃)+ 间接蒸发
- 浸没液冷标准(NVIDIA / Intel 推动)
- AI 寻优(液冷温度 / 流量 + 故障预测)
- 数据中心 5G + IoT 监控
引用