网宿科技数据中心冷却技术解决方案_液冷技术

网宿科技数据中心冷却技术解决方案

网宿科技数据中心冷却技术解决方案，散热能耗降低50%-60%，IT设备能耗降低10%- 20%，无需处理湿度，建设成本接近传统机房，总拥有成本远低于传统机房（合成油类）。液体储能及换热能力是空气6000倍*以上，高功率密度适应未来趋势，单机柜功率密度提升3倍以上。

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云图近年成果

液冷应用场景与目标

液冷解决的关键目标：节能需求+高密度功率

最节能的数据中心技术，符合政策导向

数据中心采用纯液冷或者搭配部分液冷，可以让数据中心满足当地节能政策，通过能评审批，同时也能切实为建设单位实现节能目标。

节电和最大化利用能源和空间

大型数据中心应用液冷，除节省30%的电费之外。同样的电能消耗可以容纳更多的服务器IT设备，相当于数据中心扩容30%。无需考虑空气散热所需要的巨大风道，可采用最密集的部署方式，节省了占地空间。

高效解决高功率应用散热需求

匹配最新的高功率应用，比如渲染或者GPU的应用。

液冷市场预测国内外研究机构对液冷市场的预测 icon

Research And Markets 数据显示，到2023年，全球液冷数据中心市场规模将达45.5亿美元，年复合增长率将达27.7%。液冷数据中心替代比例20%，增速随着市场规范化的影响而逐步扩大;液冷数据中心总体市场规模增速为25%，基础设施占市场规模的13%左右。

液冷市场预测

浸没式液冷占比越来越高

液冷得到推广的关键词：高性能计算+节能+政策支持

目前市场主流五种液冷方式，其中浸没式液冷逐渐成为主流的趋势明显。

液冷技术的分类

液冷原理-1

单相浸没式

将发热元件直接浸没在冷却液中，依靠液体的流动循环带走服务器等设备运行产生的热量。冷却液在循环散热过程中始终维持液态，不发生相变，故要求冷却液的沸点较高，这样冷却液挥发流失控制相对简单，与IT设备的元器件兼容性比较好。根据实际应用场景，可采用干冷器或冷却塔散热。液冷系统是目前高性能计算基础设施中最高效、稳定、费效比低的解决方案。

液冷原理-2

相变浸没式

相变浸没式液冷的冷却液在循环散热中发生相变。利用液体的汽化潜热，两相液冷传热效率更高，但控制相对复杂。相变过程中压力会发生变化，对容器密闭要求高，使用过程中冷却介质易受萃取产物污染，需要进行污染物处理。相变浸没式液冷也是是典型的直接接触型液冷，散热效率更高，噪音更低，可解决高密度问题，但是对容器制造、维护要求更高，冷却介质易流失、压力控制更困难。

液冷原理-3

喷淋液冷式

在机箱顶部开孔，底部储液，根据发热体位置和发热量大小不同，让冷却液对发热体进行喷淋，达到设备冷却的目的。喷淋的液体和被冷却器件直接接触，也是浸没液冷的一种，优点是冷却液用量较小，且可以使用立式机柜方案，容纳服务器较多，维护也较简单。缺点是液体在喷淋的过程中遇到高温物体会有飘逸和蒸发现象，雾滴和气体沿机箱孔洞缝隙散发到机箱外面，造成机房环境清洁度下降或对其他设备造成影响，同时如果设备内部有层叠布置，喷淋效果会受影响。

液冷原理-4

密闭服务器液冷式

密闭服务器是液冷，也是全浸没式液冷的一种方案，同等尺寸空间，具有等同喷淋液冷服务器安装数量的优势，也具有开放式浸没液冷的高负荷，但是组装、安装及运维工艺较复杂，适用于服务器数量多，且可以较快替换液冷模块的场所。

液冷原理-5

冷板液冷式

将液冷冷板固定在服务器的主要发热器件上，依靠流经冷板的液体将热量带走达到散热目的冷板液冷解决了服务器里发热量大的器件散热，其他散热器件还得依靠风冷。所以采用冷板式液冷的服务器也称为气液双通道服务器。冷板的液体不接触被冷却器件，中间采用导热板传热。由于发热元件尺寸限制，无法利用原有散热肋板，并且由于为防止液冷泄露，管道压力较小，所以冷板流量，因此换热量较浸没式要低。同时管路有泄露的风险。

液冷技术横向对比-1 不同液冷技术与风冷的对比 icon

液冷技术横向对比-2 单相浸没液冷与风冷的综合对比 icon

液冷技术优势总结

节能降耗
散热能耗降低50%-60%，IT设备能耗降低10%-20%，无需处理湿度

节约成本
建设成本接近传统机房，总拥有成本远低于传统机房（合成油类）

安全可靠
冷却液隔绝空气灰尘、震动，改善IT设备运行环境，有效降低IT设备故障率50%

高功率密度
液体储能及换热能力是空气6000倍*以上，高功率密度适应未来趋势，单机柜功率密度提升3倍以上

静音低噪
移除风扇减少最大噪音源液冷机房音量测试 <45dB

易于选址
机房选址要求低于传统机房无需严寒气候，可达PUE1.05，可在南方地区部署

液冷具体应用场景

灵活的边缘计算基础设施

即插即用，可集成服务器硬件和私有云平台。13U/21U/42U各种可用空间规格。可选3/5/10kW及更高功率密度。

可根据用户要求深度定制

适用于各种边缘计算应用场景适用于分布式部署的场景，适用于现场空间有限，需要设备体积小、高密度计算的场景。适用于指挥中心、融媒体中心等需要贴近用户，对噪音控制有高要求的场景。适用于数量大、分布广，IT设备发热量大，省电达到降低运营成本的场景。适用于需要尽量降低设备功耗，延长发电续航时间的场景。适用于盐雾或其它对IT设备有害环境，需要保障IT设备长期运行，增强可靠性。

云图产品分类

液冷云箱适用于

小型应用场景
高效：直接浸没液冷，PUE＜1.2静音：办公环境部署，噪音＜40dBa。简单：预制生产，3天交付使用。可靠：温度场稳定，杜绝局部热点，隔绝空气。开发：可随业务的增加而投入，无缝扩展。

密闭式液冷Tank 适用于服务器

密集布置场景
高效：直接浸没液冷，PUE＜1.1。静音：无风噪，运维舒适、健康。简单：快速更换。可靠：温度场稳定，杜绝局部热点，隔绝空气。开发：可以参与服务器延保及定制服务器。

开放式液冷Tank 适用于

中、大型数据中心场景
高效：直接浸没液冷，PUE＜1.15。静音：无风噪，运维舒适、健康。简单：运维简便。可靠：温度场稳定，杜绝局部热点，隔绝空气。开发：可以参与服务器延保及定制服务器。最适合大型数据中心降低PUE。

液冷集装箱适用于

快速部署、野外场景
高效：直接浸没液冷，PUE＜1.15。静音：无风噪，运维舒适、健康。简单：预制生产，快速部署，。可靠：温度场稳定，杜绝局部热点，隔绝空气。开发：不同需求定制，快速、省电。

冷却介质对比

合成烃类

1. 高功率密度和传热效率2. 粘滞系数低，3. 介质污染少4. 无毒，闪电＞160℃，非危化品5. 材质稳定不分解，高沸点冷却液，不易挥发流失6. 避免接触含塑化剂或EPDM等材料7. 击穿电压≥45kV，使用过程无触电风险8. 无毒性、且无特殊危害，对环境影响小9. 成熟产品，生产厂家、品类多，供应售后有保证10.运维前需先清洗设备11.密度小，对承重有优势12.价格优惠

氟化物

1. 更高功率密度和传热效率（二相变材料）2. 粘滞系数低，部分型号无驱动泵等额外动力消耗3. 介质易受萃取产物污染，需要预处理及污染物控制4. 无毒、不燃、不易分解、有一定的温室气体效应5. 有一定的挥发率，运行过程中需补充同一型号介质6. 避免接触含氟材料7. 击穿击穿电压≥40kV，使用过程无触电风险8. 无毒性、且无特殊危害，对环境影响小9. 合格产品厂家单一10.无运维残留11.密度大，对承重有一定要求12.价格高

氟化物材质说明

合成烃材质说明-1

合成烃材质说明-2

液冷产品经济分析液冷数据中心TCO及CAPEX回报周期 icon

总体拥有成本=建设费用+水电消耗+运维费用，比较基准：总IT功率1000kW。冷冻水风冷型数据中心，设计PUE1.4，单机柜8kW，每千瓦造价2.0万元（2N UPS配置）。全浸没式液冷数据中心，设计PUE1.15，单机柜20kW，每千瓦造价2.3万元（2N UPS配置）。液冷数据中心相较于传统风冷数据中心投资对比多=1000kW*（2.3-2）万元=300万元。年度水电消耗费用：年度节省电费，电费按0.7元/度，1000kW*8760*（1.4-1.15）*0.7元/度= 153.3万元。年度运行费用：1000kw折算年度保养（冷机大修等）及1个值班人工=1000*0.2*0.05+20=30万元。投资回收期CAPEX: 300/153.3=1.96，即不到二年投资可以回收成本。10年总体有用成本TCO：液冷数据中心10年减少成本=153.3x10+30x10-300=1533万元。