如今，数据中心运营商可选择的冷却方案比以往多得多。各类设施都能采用尖端散热技术，包括直接芯(xin)片冷(leng)却和浸没式冷却。
但选择越多，决(jue)策(ce)难(nan)度(du)也(ye)越大 —— 如何确定(ding)最(zui)适(shi)合自身设施的系统？本文将(jiang)详(xiang)解主流数据中心冷却(que)方(fang)式的优缺点，帮你做(zuo)出(chu)明(ming)智(zhi)选择。
1. 计算机机房空调（CRAC）
早期，服务器数量较少，许多 “数据(ju)中心” 其(qi)实只是大型建筑内(nei)专(zhuan)门(men)放置 IT 设(she)备的房(fang)间，当时计算机(ji)机(ji)房(fang)空调（CRAC）被广泛应用(yong)。即便冷却技术不(bu)断发展，仍(reng)有部分(fen)数据(ju)中心在(zai)沿(yan)用(yong)这(zhei)一方案(an)。
CRAC 采用传统空(kong)调系(xi)统，原理与家庭和办公室(shi)空(kong)调类似，核心作用是防(fang)止服务器过(guo)热。简洁是其核心优势，不仅易于理解，部署也很简单。如果(guo)建筑本(ben)身已有中央空(kong)调系(xi)统，只(zhi)需将(jiang)冷风导向服务器区(qu)域即可(ke)投入使用。
但 CRAC 的(de)能源(yuan)效率并不(bu)高，不(bu)适合以(yi)(yi)可持续发展为首要目标(biao)的(de)数(shu)据(ju)中心(xin)。此外，它的(de)制(zhi)冷(leng)能力有限，难以(yi)(yi)满足(zu)大规模数(shu)据(ju)中心(xin)的(de)冷(leng)却需求，无法输送足(zu)够(gou)风量来维持服务器的(de)安全工作温度。
2. 蒸发冷却
蒸发冷(leng)(leng)却(que)的原理是将液态(tai)水转化(hua)为(wei)水蒸气，过(guo)程(cheng)中吸(xi)收热量实(shi)现降温。数据中心主(zhu)要(yao)通过(guo)两种方式应用该(gai)技术(shu)：直(zhi)接(jie)蒸发冷(leng)(leng)却(que)让机房(fang)空(kong)气流经浸(jin)湿的膜；间接(jie)蒸发冷(leng)(leng)却(que)则借助热交换(huan)器(qi)先冷(leng)(leng)却(que)空(kong)气，再(zai)将其送入机房(fang)。
这种冷(leng)却方式性价比(bi)高(gao)、能(neng)源效率突(tu)出，安装和(he)运行成本相对较低(di)，很适合希望降低(di)能(neng)耗(hao)(hao)的(de)数(shu)(shu)据中心。但(dan)它(ta)存在(zai)一个明(ming)显(xian)短板：耗(hao)(hao)水量大。大型数(shu)(shu)据中心每天的(de)耗(hao)(hao)水量可(ke)(ke)达数(shu)(shu)百万(wan)加(jia)仑，这引发了(le)可(ke)(ke)持续性担忧，尤其对于将水资(zi)源消耗(hao)(hao)纳入环境(jing)影(ying)响考量的(de)运营商(shang)来说，需慎重选择。
3. 直接芯片冷却（D2C）
直接芯片冷(leng)却（D2C）精准瞄(miao)准热源(yuan)，实现高(gao)效散热。系(xi)统通过发热部件（如 CPU 和 GPU）附近(jin)的(de)(de)管道循环冷(leng)却液，仅对需(xu)要冷(leng)却的(de)(de)区域进(jin)行降温。与(yu)传统方式不(bu)(bu)同，D2C 不(bu)(bu)会浪费能(neng)源(yuan)为(wei)机房内的(de)(de)空旷区域制冷(leng)，因此能(neng)源(yuan)效率(lv)极(ji)高(gao)。同时(shi)，它不(bu)(bu)依赖水资(zi)源(yuan)，可持续性表(biao)现优(you)异。
但(dan)(dan) D2C 也有显著缺点。其部(bu)署(shu)成本(ben)远高(gao)于蒸(zheng)发冷却，对预算敏(min)感的(de)项目来说是不(bu)小的(de)门槛。此外，该系统会增加服务(wu)(wu)器升级或(huo)改(gai)造的(de)难(nan)度 —— 每次(ci)新增或(huo)改(gai)动(dong)服务(wu)(wu)器，都需(xu)要调(diao)整冷却连接。冷却液泄漏是另一个重要问题(ti)，可(ke)能(neng)导致系统故障。尽管冷却液不(bu)导电(dian)，不(bu)太(tai)可(ke)能(neng)损坏 IT 设备，但(dan)(dan)泄漏仍会中断运(yun)营，需(xu)要立(li)即处理。
4. 单相浸没式冷却
单相浸没(mei)式(shi)冷(leng)却直接将 IT 设备浸入非(fei)导电性液体中，液体能高效(xiao)(xiao)吸收并散(san)发(fa)热量。这(zhei)种方式(shi)摒弃(qi)了传统的空气或水冷(leng)方案，是(shi)一种高效(xiao)(xiao)且(qie)可持续的选(xuan)择。
相比直接芯片冷却系统，单相浸没(mei)式(shi)冷却的泄漏(lou)风险更(geng)低。即便发生(sheng)泄漏(lou)，也能(neng)在问(wen)题恶(e)化前及(ji)时发现并处理。而且该(gai)系统环保(bao)性能(neng)出色，能(neng)耗(hao)(hao)低且不消(xiao)耗(hao)(hao)水资源。
高成(cheng)本(ben)(ben)是其主要(yao)劣势。有分析显示，搭建一套可冷(leng)(leng)却 1 兆瓦(wa)服(fu)务器设(she)备的单(dan)相浸没式冷(leng)(leng)却系(xi)统，成(cheng)本(ben)(ben)约为 100 万美元，而同类直接芯片(pian)冷(leng)(leng)却系(xi)统仅需(xu)约 65 万美元。对于(yu)平均容量在(zai) 100 兆瓦(wa)左右的大(da)型数据中心来(lai)说(shuo)，这(zhei)样的成(cheng)本(ben)(ben)显然难(nan)以承受。
5. 多相浸没式冷却
作为冷(leng)(leng)却技(ji)术的(de)前(qian)沿方(fang)案(an)(an)，多相浸(jin)没式冷(leng)(leng)却在单相系(xi)统的(de)基础上升(sheng)级而来。它同样将 IT 设备浸(jin)入(ru)非(fei)导电(dian)性液(ye)体(ti)(ti)(ti)，但这(zhei)种液(ye)体(ti)(ti)(ti)接(jie)触(chu)设备热(re)量时会(hui)沸腾。液(ye)体(ti)(ti)(ti)蒸发过程中能快(kuai)速带走热(re)量，是目前(qian)速度最快(kuai)、效果最好的(de)冷(leng)(leng)却方(fang)案(an)(an)之(zhi)一(yi)。
其核心优势是超高效率。沸(fei)腾(teng)蒸发的散热速(su)度远超单相系(xi)统（单相系(xi)统仅依靠(kao)液(ye)体吸收(shou)热量，不发生沸(fei)腾(teng)），因此特(te)别适(shi)合对冷却(que)能(neng)力有(you)极致要求的高性能(neng)数据中(zhong)心。
但高(gao)效的(de)(de)背后是高(gao)昂的(de)(de)成(cheng)本(ben)。多(duo)相浸没(mei)式(shi)冷却是主(zhu)流冷却系统中价格最高(gao)的(de)(de)，对于预算有限(xian)的(de)(de)数据中心来说并不实用。
如何为你的数据中心选择合适的冷却系统？
了(le)解了(le)以(yi)上五(wu)种主流冷却技术后，选择理想方(fang)案(an)需要全面评估财(cai)务状况和(he)可持续发(fa)展目(mu)标。每种方(fang)式都有独特优势和(he)取舍，决(jue)策需基于自(zi)身的核心(xin)需求和(he)运营场景。
若追求成(cheng)本(ben)效益，蒸发冷却通常是(shi)首选。其(qi)较(jiao)低的(de)安装和(he)运(yun)行成(cheng)本(ben)，适合注重控制前(qian)期投入的(de)数据中心(xin)。但如果是(shi)大(da)型建筑内的(de)小型机(ji)房，且已(yi)有完善的(de)空调系统，CRAC 可能更具成(cheng)本(ben)优势。
多相浸没式冷却是可持(chi)续性(xing)最佳(jia)的选(xuan)择(ze)，散热效率无可比拟，但价格也最高；单相浸没式冷却仅(jin)略便宜(yi)一(yi)些。如果数据中心将(jiang)可持(chi)续性(xing)和性(xing)能放(fang)在首位，且预算充足，这两种系(xi)统会是合适的选(xuan)择(ze)。
直(zhi)接芯(xin)片冷却则处于中间地(di)带。虽然初(chu)始投入(ru)高于蒸发冷却，但高效的能(neng)源设计能(neng)降低(di)长期运营(ying)成本，同时(shi)在能(neng)耗(hao)和(he)水(shui)资源消耗(hao)方(fang)面也具(ju)备出色(se)的可持续性。
归根结底，合(he)适(shi)的冷却(que)系(xi)统取决于数据中心(xin)的规模、预算和可持续发展目(mu)标。权衡这些因素，就能找到最契(qi)合(he)自身运营(ying)重点(dian)的方案。
联系瑞技
随着AI、HPC 和(he)数据(ju)密(mi)集型(xing)应(ying)用不(bu)断突破传统风冷(leng)的极限，液(ye)冷(leng)已成为优(you)化热管理、降(jiang)低能耗和(he)提高系(xi)统可(ke)靠性的首(shou)选(xuan)解(jie)决方案。瑞技提供全面(mian)的液(ye)冷(leng)设计和(he)实(shi)施服务(wu)，帮助(zhu)企业和(he)数据(ju)中心(xin)无缝过渡到高效(xiao)冷(leng)却(que)解(jie)决方案。
