数据中心液冷爆发!量价齐升,龙头全梳理 环球热头条

2023-05-02 10:48:07    来源:乐晴    

据中国信通院《2022年数据中心白皮书》统计,截止到2021年年底,我国在用数据中心机架规模达520万架,近五年年均复合增长率超过30%。其中,大型以上数据中心机架规模增长迅速,按照标准机架2.5kW统计,机架规模420万架,占比达到80%。

数据中心产业快速发展的同时,也带来了能耗大幅增长的问题。 算力提升促使数据中心功率密度提高,对制冷系统提高更高要求。

据2021年7月工信部公布的《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》,到2023年底的目标是新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下,严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下。


(资料图片仅供参考)

液冷技术是解决服务器散热问题的有效方案, 具备多项优势,有望成为未来主流。

同时,液冷系统有望保持较快的增长速度,据中国液冷数据中心发展白皮书预测,预计到2025年,中国液冷数据中心市场规模将达到1283-1330亿元,增速保持在23-30%左右。

液冷行业概览

液冷是指使用液体取代空气,对发热部件进行散热的技术。

较目前主流的风冷技术,液冷具有低能耗、高散热、低噪声、低TCO等优势,是适用于需要大幅度提升计算能力、能源效率和部署密度等场景的优秀散热解决方案,预计未来在数据中心中渗透率将持续提升。

目前,液冷技术相较风冷散热,有几大优势:

1)利用液体传导热能能力更强及更高比热容的特点,保持服务器的稳定性及使用效率,省去空调系统建设,增加数据中心使用空间。

液冷是目前最前沿的机房冷却方案,液体导热系数是空气的25倍,冷却能力是空气的1000-3000倍,可实现高密度制冷,大幅度降低数据中心的PUE值,最低达到1.04,数据中心整体能耗下降至少40%。

2)相较传统风冷散热系统噪声更小。

3)使数据中心的建设不受海拔、地域的限制,液体比热容不受海拔等因素的影响,因此在选择液冷数据中心时,所受限制更小。

数据中心液冷技术可分为喷淋式液冷技术、冷板式液冷技术、浸没式液冷技术。

喷淋式液冷将冷却液直接喷淋到发热器件表面或与发热器件接触的扩展表面上,液体吸收热量后排走,再与外部冷源进行热交换。喷淋式冷却目前在数据中心的大规模应用与实践较少。

冷板式液冷技术通过冷板(通常是铜、铝等高导热金属构成的封闭腔体) 将发热元器件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体。

浸没式液冷技术将发热器件完全或者部分浸没在液体中,发热器件与液体直接接触并进行热交换的冷却技术。

浸没式液冷实现100%液体冷却,具有更优节能散热效果,在超算、高性能计算领域取得了广泛应用,预计随着散热要求的提高,其将成为未来数据中心主流的散热技术之一。

资料显示,随着数据中心单机柜功率密度不断上升,预计浸没式液冷数据中心占比到2025年有望达41%,其市场空间有望达100.6亿元。实际在算力驱动高单柜密度数据中心建设放量的情况下,浸没式液冷数据中心的占比有望加速提升。

根据现有机房能耗大致构成可知,冷却系统能耗可占数据中心整体能耗的40%,是PUE的重要影响因素,随着政府和社会对能效水平要求的逐步提高,数据中心高效冷却技术的发展迫在眉睫。

液冷市场格局

AIGC发展有望对算力带来爆发式的增长需求,算力提升带来更高的散热需求。液冷解决方案厂商,以及冷却液厂商、服务器厂商、交换路由器厂商等也都积极参与进来。

国内市场中,部分企业经过多年的技术积累和沉淀,已经展现出较为明显的技术优势和市场先发优势,未来行业内有望形成龙头厂商占据主要市场份额的竞争格局。

据《中国液冷数据中心发展白皮书》对于中国液冷数据中心厂商竞争力的研究,基于产品营收、市占率、客户反馈等指标,中科曙光为市场的绝对领导者,浪潮、华为、阿里巴巴、联想、英维克、高澜股份、维谛技术、广东合一等紧随其后。另外申菱环境、同飞股份、依米康、佳力图、中国长城等厂商在数据中心液冷解决方案均有研发储备和一定进展。

资料来源:中国信通院

从液冷系统结构来看,其核心为冷水机和液冷板。冷水机包括压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器和水泵等部件,冷水机生产商包括英维克、同飞股份等;液冷板是将上游的铜和铝等原材料进行加工成相应的板材,液冷板的生产工艺分为钎焊、吹胀、压铸、冲压、搅拌摩擦焊等,液冷板生产商包括银轮股份、三花智控、飞荣达、科创新源等。

随着数据中心朝着大功率、高密度、超大规模方向转变,高性能芯片和集成电路的使用越来越广泛,常规的风冷技术已经难以满足数据中心超高的散热需求,液体冷却技术,尤其是浸没式液体冷却技术,具有高散热效率,温度均匀,低噪声无污染,高集成度,高可靠性等优势,具备极大的发展潜力。

另外,除数据中心之外,近年来电化学储能市场快速发展,预计将带动储能温控行业需求提升。据CNESA数据,截至2021年底,我国已投运储能项目累计装机规模为46.1GW,占全球市场总规模的22%,同比增长30%,由于储能电池容量及功率较大,其对散热要求更高,同时储能系统内部容易产生电池产热和温度分布不均等问题,优质的温控系统显得对电池系统的寿命和安全性显得尤为重要。

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