一、前言
　　
　　随着数字化领域的迅猛发展，对更高效、更可持续的数据中心冷却解决方案的需求日益迫切。高性能计算的兴起促使我们超越传统冷却方法，寻求创新。本文深入探讨了数据中心液冷技术的变革潜力，并强调了其在提升能源效率和促进可持续实践方面的重要作用。
　　
　　二、数据中心液冷市场规模
　　
　　预计全球数据中心液冷市场规模将从2023年的26亿美元增长至2028年的78亿美元，预测期内的复合年增长率（CAGR）为24.4%。边缘计算和物联网（IoT）设备的兴起，推动了对紧凑高效冷却解决方案的需求不断增加。这种冷却方式在偏远地区和具有挑战性的条件下尤为有益，支持小型设备和边缘服务器的数据处理和冷却。
　　
　　截至2023年12月，全球约有10,978个数据中心。截至2024年3月，美国拥有5,388个数据中心，数量居世界之首，约占全球数据中心总数的一半。平均每个数据中心消耗的能源相当于25,000户家庭的能源需求。2023年，全球数据中心的电力消耗量为7.4千兆瓦，较2022年的4.9千兆瓦增长了55%。在美国，预计电力消耗量将从2022年的200TWh增加到2026年的260TWh，约占全国总用电量的6%。
　　
　　数据中心数量的快速增长及其高能耗特性，可能会促使更严格的法规合规要求来解决紧迫的能源问题。由于冷却系统通常占传统风冷数据中心能耗的40%，因此，寻找更高效的数据中心冷却解决方案变得尤为重要。
　　

　　三、数据中心的风冷与液冷
　　
　　液冷是风冷数据中心的有效替代方案，特别是它能够应对现代高密度计算环境产生的高热负荷。以下是液冷与风冷效率的定量分析：
　　
　　1）提高能源效率：液冷系统的散热效率明显高于风冷。它们吸收和带走热量的效率比空气高出4倍，可大幅节省能源，液冷系统可将能耗降低高达90%。
　　
　　2）冷却能力：液冷能有效处理更高的热密度。这对于数据中心日益部署的高性能计算资源尤为重要，这些资源产生大量热量，传统风冷系统可能难以有效管理。
　　
　　3）机架密度增加：现代数据中心的机架功率密度显著增加。十年前，平均机架密度约为4-5kW，而现在预计未来将达到15-20kW甚至更高。液冷可有效支持这些更高的密度，从而实现更紧凑、更高效的数据中心设计。
　　
　　4）温度控制和可靠性：液冷提供卓越的温度控制精度，确保组件在最佳温度范围内运行。这降低了过热和热节流的风险，从而延长了数据中心设备的使用寿命并提高了整体可靠性。
　　
　　维护和运营成本降低：液冷系统通常比风冷系统需要更少的维护。液冷环境中没有灰尘和碎屑，降低了组件损坏的风险。许多液冷系统的闭环特性最大限度地减少了频繁维护的需要。此外，消除广泛的空调系统可以显著节省运营成本。
　　
　　5）边缘计算和物联网中的液冷：在边缘计算和物联网应用中，液冷变得越来越重要。边缘计算站点通常需要处理高性能工作负载，如数据分析和机器学习，这些工作负载会产生大量热量。传统的风冷解决方案在这些情况下可能不够用，尤其是在难以保持最佳温度的偏远或恶劣环境中。液冷（包括直接到芯片和浸入式冷却等解决方案）可提供有效的热管理，确保边缘计算节点的可靠性和性能。
　　
　　6）更安静的冷却：液冷比风冷安静得多，因为它不依赖于通常会产生更多噪音的大型风扇。这种噪音污染的减少对于数据中心等密集的计算环境至关重要，可以改善操作环境并减少维护和操作人员的听觉压力。
　　
　　四、数据中心冷却方法选择的关键考虑因素
　　
　　1.可扩展性
　　
　　挑战：传统的液冷组件（如基于换热器和AIO的系统）在大型数据中心部署时面临可扩展性挑战。与集中式或更集成的冷却解决方案相比，管理数百或数千个单独的冷却单元效率较低。
　　
　　解决方案：集中式系统（如行级冷却、冷冻水系统）或先进的液冷技术（如直接芯片冷却或浸入式冷却）更适合大规模部署。这些解决方案提供更均匀的冷却，并且更易于管理和扩展。
　　
　　效率要求：虽然风冷因其相对灵活性和易用性而成为标准，但它无法跟上现代服务器场的热量输出。随着计算密集型技术的出现，大多数服务器机架的峰值功率已远超过20kW，许多达到或超过30kW，支持AI和机器学习技术的图形处理单元（GPU）的功率甚至超过40kW。风冷根本无法有效应对这种高功率使用水平产生的热量。
　　
　　液冷优势：先进的液冷解决方案（如直接芯片冷却和浸入式冷却）可提供出色的散热和能源效率。这些系统可以有效处理更高的热密度，成为现代高性能数据中心的理想选择。
　　
　　2.空间与基础设施
　　
　　空间限制：在大型数据中心实施基于换热器和AIO的系统需要为换热器和相关基础设施留出大量空间，这可能会减少实际计算硬件的可用空间。
　　
　　边缘数据中心：在边缘数据中心，空间通常有限，环境条件可能具有挑战性，液冷是一种紧凑而高效的解决方案。边缘数据中心受益于液冷系统增强的冷却效率，该系统可以更轻松地适应较小的分布式站点。
　　
　　集成解决方案：更多集成的冷却解决方案（如行级冷却或液冷系统）最大限度地减少了冷却基础设施的占用空间，从而优化了数据中心内的空间利用。
　　
　　3.故障率
　　
　　可靠性：先进的液冷技术使散热更加一致和均匀，从而降低了设备故障率，减少了维护和更换。服务器设备中的热点是一个长期存在的问题，所有形式的液冷在缓解或消除热点方面似乎都优于风冷。但是，冷冻水系统、浸入式冷却和直接到芯片的方法确实存在泄漏风险。冷冻水系统存在更大面积损坏的风险，因为潜在的漏水会影响多个组件。D2C和浸入式冷却系统控制得更好，大面积损坏的风险更小。当液体不导电时，泄漏通常不会对IT设备构成重大威胁，但会导致冷却系统故障，从而可能导致过热。
　　
　　财务影响：数据中心故障可能造成极高的损失。超过60%的故障导致至少10万美元的总损失，损失超过100万美元的停电占比增加约15%。冷却系统故障是数据中心停电的重要原因，约占所有数据中心故障的14%。通过更可靠的冷却方法降低这些故障的风险可以节省大量资金。
　　
　　4.维修和保养
　　
　　维护：数据中心的冷却液监控和管理至关重要，因为可能会发生腐蚀、污染和其他问题，这些问题会影响系统性能和设备完整性。必须定期检测液体中是否存在可能妨碍传热能力的污染物，如颗粒物导致的粘度增加。金属和密封剂等设备材料可能会渗入液体中，而水基系统中的细菌生长需要警惕。已经开发了过滤系统来减轻这些风险，但泄漏仍然需要密切监控，因为它们会对敏感组件造成严重损坏。在两相冷却系统中，必须定期补充液体，并且在需求增长之前，确保正确配制液体和特定部件可能具有挑战性。此外，为了提高维护效率，冷板和其他用于维修服务器的冷却系统组件必须设计为易于拆卸，而不会破坏整个系统。
　　
　　维修：数据中心冷却技术的维修复杂度各不相同。直接到芯片（D2C）涉及可管理的模块化块访问；浸入式冷却需要排水和重新注水，但维护频率较低；冷板冷却具有易于更换和泄漏修复的特点；后门热交换器需要直接访问，但可能涉及冷却剂系统组件。风冷维修通常更简单，重点是风扇更换和过滤器清洁。冷冻水系统拥有大量管道和冷却器，是最复杂和最容易维修的系统。
　　
　　五、传统液冷技术
　　
　　传统液冷技术通常包括使用液体将热量从发热部件转移出去的方法，但与先进系统相比，它们使用的技术更简单、更成熟。以下是一些公认的传统液冷方法：
　　
　　冷冻水系统
　　
　　故障率：非常高
　　
　　描述：这些系统使用中央冷却器来冷却水，然后将水泵送通过位于发热元件附近或周围的管道和线圈。
　　
　　机理：冷冻水从环境中或与组件直接接触时吸收热量，然后返回到冷冻机并重新冷却。
　　
　　数据中心用途：冷冻水系统是数据中心最传统和最广泛使用的液冷方法之一。它们使用中央冷却器来冷却水，然后通过冷却盘管或空气处理器循环。这种技术在较大和较旧的数据中心尤其普遍。
　　
　　优点：冷冻水系统效率高、容量大，适合大规模部署。它们可以集成到建筑物的HVAC系统中，实现集中控制并降低运营成本。与空气相比，使用水作为冷却剂吸收热量也更有效，从而提高了整体冷却效率。
　　
　　限制：
　　
　　复杂性和成本：安装冷冻水系统需要大量的前期成本和复杂性。它需要空间来安装大型冷冻机和管道网络，这在较小的数据中心或改造情况下可能不可行。
　　
　　维护：这些系统需要定期维护冷却器、泵和管道，以防止泄漏并确保高效运行。未能正确维护系统可能会导致效率低下或故障，从而可能导致停机。
　　
　　灵活性：与模块化冷却解决方案相比，安装后，冷冻水系统在扩展或重新配置方面的灵活性较低。数据中心布局的更改或扩展可能需要对管道布局进行大量修改。
　　
　　能耗：虽然冷冻水系统散热效率高，但冷冻机本身却是能耗大户，尤其是在未针对动态变化的IT环境中常见的部分负载条件进行优化的情况下。
　　
　　六、先进的液冷技术
　　
　　先进的液冷技术采用专门的设计、材料和工艺，可有效地消除数据中心和电力电子设备等高性能系统中的热量。这些技术通过直接接触冷却、相变过程或改进的流体动力学来增强热传递，提供精确的温度控制以保持最佳运行条件。它们与设备设计相结合，以提高空间利用率和性能，通常使用与水相比具有优异热性能和较低电导率的工程冷却剂。
　　
　　1.直接冷却（D2C,Direct-to-Chip）技术
　　
　　故障率：中至高
　　
　　描述：D2C冷却涉及将冷板直接连接到CPU、GPU或其他发热组件。单相（仅液体）或双相（液体到气体再到气体）的冷却剂在这些冷板中循环，以有效吸收和散发热量。
　　
　　机制：在单相系统中，冷却剂吸收热量并循环，而不会改变相。在双相系统中，冷却剂在高热点处蒸发，并在系统较冷的区域凝结回液体。
　　
　　数据中心用途：广泛用于数据中心的高性能计算任务，特别是在高热通量管理至关重要的情况下。
　　
　　优点：直接在热源处提供精确、高效的冷却，减少热应力，提高关键部件的性能和使用寿命。尤其是两相系统，可以有效处理更高的热密度，从而实现更紧密的组件封装和更小的冷却基础设施。
　　
　　公司示例：ZutaCore
　　
　　公司概况：ZutaCore是一家专注于数据中心先进液冷解决方案的初创公司。
　　
　　技术特色：该公司专注于直接芯片无水液冷技术，旨在有效管理热量并降低高密度计算环境中的冷却成本。
　　
　　技术应用：由于H100和H200等GPU的功耗高达700W，ZutaCore的HyperCool®技术可有效地直接在源头散热。该技术可冷却1,500W或以上的处理器，每机架可处理100kW的功率，将机架处理密度提高300%。
　　
　　产品供应：ZutaCore提供一系列针对数据中心量身定制的冷却解决方案，包括HyperCool（专为高密度服务器环境设计的直接片上冷却系统）和HyperCool2（高级版本，具有增强的冷却能力和可扩展的模块化设计）。
　　
　　融资情况：总资金约6,000万美元。
　　

　　2.浸没式冷却技术
　　
　　故障率：中等但正在增长
　　
　　描述：浸入式冷却技术涉及将电子元件或整个系统直接浸入非导电液冷剂中，从而无需传统的空气或直接接触液冷解决方案。
　　
　　类型：
　　
　　单相浸没式冷却：组件浸没在导热但电绝缘的液体中。液体吸收热量并通过热交换器循环以散发热量。
　　
　　双相浸没式冷却：与单相类似，但冷却剂在吸收热量时会经历相变（从液体变为气体），从而大大增强散热效果。然后，蒸汽在冷却时凝结回液体。
　　
　　机理：热量通过传导和对流直接从电子元件传递到液冷剂。液体的接触面积大、热性能优越，增强了散热效果。
　　
　　数据中心用途：浸入式冷却正在获得越来越多的关注，尤其是在需要高密度计算且空间和能源效率至关重要的领域。这种方法仍然不太常见，但由于其高效率和潜在的运营成本节省，人们的兴趣正在增加。
　　
　　优点：显著降低冷却能耗，实现更紧凑的系统设计。它还能最大程度减少噪音和灰尘问题，提高系统寿命和可靠性。
　　
　　初创公司示例：Asperitas
　　
　　公司概况：Asperitas专注于利用其专有的ImmersedComputing®技术的浸入式冷却解决方案。
　　
　　技术特色：该技术通过将服务器硬件浸入介电液体中来提高数据中心的可持续性和运营效率，介电液体可以高效地传递热量，而无需传统的风冷方法。
　　
　　创新点：自然对流驱动循环，这种创新方法最大限度地减少了冷却系统内的运动部件，提高了可靠性并进一步降低了与冷却相关的能源成本。
　　
　　产品供应：AIC24模块（支持高密度计算环境的独立浸入式冷却系统，设计旨在轻松集成到现有IT基础设施中）和模块化浸入式冷却系统（具有可扩展性，可适应不同的服务器类型和配置，为数据中心运营商提供灵活性）。
　　
　　附加价值：热再利用应用，Asperitas还专注于其系统的热再利用潜力，提供可将废热重新用于其他应用的解决方案，提高整体能源效率。
　　
　　3.喷淋冷却
　　
　　故障率:中等
　　
　　描述:喷淋冷却技术涉及将细雾冷却剂直接喷射到电子设备内的热表面上。
　　
　　机理:喷洒的冷却剂与热表面接触时蒸发，通过相变迅速吸收热量，然后蒸汽凝结并再循环。
　　
　　数据中心用途:非常适合密集服务器环境中的CPU和GPU等高热通量组件。
　　
　　优点:通过实现更高的散热率提供卓越的冷却性能，允许更紧密的组件包装而不会出现热节流。
　　
　　公司示例:阿尔西
　　
　　AIRSYS North America是领先的冷却解决方案提供商，专门为数据中心、电信和教育设施提供定制解决方案。他们的技术组合包括先进的系统，如采用喷淋冷却的LiquidRack，以及其他高效的液体和风冷方法。这些技术具有能量回收和诊断监控功能，可优化性能。
　　
　　产品供应:AIRSYS提供专门的产品，例如用于边缘数据中心和可堆叠CRAC单元的UniCool-EdgeTM，旨在提高冷却效率和系统可靠性。
　　
　　使用案例:AIRSYS解决方案在需要精确温度控制的环境中至关重要，例如数据中心，它们管理热量以确保运行连续性，并管理电信基础设施以在各种条件下维持系统完整性。
　　
　　4.过冷沸腾
　　
　　故障率:较低但正在增长
　　
　　描述:过冷沸腾是指在大气压力下，冷却剂在低于其标准沸点的温度下沸腾。这是通过增加系统压力来实现的，这使得冷却剂在开始沸腾之前吸收更多的热量。当液冷剂经过热部件时，它会在这些过冷温度下部分蒸发。蒸发潜热有助于比典型的单相液冷更有效地去除热量。
　　
　　机制:冷却剂在附在CPU等发热部件上的冷却块中循环。当冷却剂吸收足够的热量时，部分冷却剂会相变为蒸汽，尽管其温度低于大气压下的典型沸点。然后，液体和蒸汽的混合物会移动到冷凝器，蒸汽会凝结回液体，释放热量。
　　
　　数据中心用途:非常适合需要高冷却能力且不会显著升高冷却剂温度的应用。过冷沸腾可以处理人工智能和大数据分析等高级计算应用中常见的极端热负荷。虽然仍处于新兴阶段，但随着现代IT设备功率密度不断上升，对更高效热管理解决方案的需求不断增加，过冷沸腾的使用范围可能会扩大。
　　
　　优点:与单相液冷相比，能够更有效地散热，处理更高的热密度而不会导致温度显著升高。
　　
　　初创企业示例:Ferveret
　　
　　Ferveret是一家具有前瞻性的公司，致力于革新液冷技术，特别是针对数据中心和高性能计算应用。他们因创新解决方案而受到认可，这些解决方案可显著减少与传统冷却方法相关的碳排放和能源成本。Ferveret的技术可减少96%的能源浪费、减少40%的占地面积，并将CPU和GPU性能提高约2倍，从而使他们的解决方案高效且可持续，满足现代计算需求。
　　
　　技术:Ferveret在其液冷系统中采用过冷沸腾技术和两相浸没式冷却解决方案。这种先进的方法能够有效地从处理器和其他发热组件中去除高热通量。通过使冷却剂在开始沸腾之前吸收大量热量，Ferveret的技术增强了关键基础设施的热管理，而无需传统冷却方法通常消耗的过多能量。
　　
　　产品供应:Ferveret的主要产品围绕其专用液冷系统，该系统采用其专利的过冷沸腾技术。这些系统设计高效，既减少了冷却基础设施的物理占用空间，又减少了相关的能源消耗。这使得它们特别适合空间和能源使用是关键考虑因素的环境。
　　
　　融资情况:成立于2021年，根据Cruchbase的数据，共筹集220万美元。
　　
　　这些先进技术通常比传统的空气或简单的液冷系统更复杂、更昂贵。然而，它们在需要有效管理高密度热量的场景中具有显著优势，例如在尖端数据中心、高性能计算和复杂的工业应用中。技术的选择通常取决于特定的热量管理需求、成本考虑以及通过节省能源和提高系统可靠性和寿命的潜在投资回报。
　　
　　七、新兴的液冷技术
　　
　　1.先进的浸没式冷却系统
　　
　　故障率:中等且呈上升趋势
　　
　　描述:利用工程流体增强浸没式冷却，通常加入纳米颗粒以提高热导率和热容量。
　　
　　机制:将组件浸入具有改进的传热性能的先进介电流体中。
　　
　　用例:下一代数据中心、高性能计算和区块链挖掘操作。
　　
　　优点:提高冷却效率、降低能耗、提高组件密度。
　　
　　初创企业示例:LiquidStack
　　
　　LiquidStack专注于先进的液冷解决方案，专注于两相浸没式冷却技术。该方法通过将计算设备浸入介电液体中来提高数据中心效率，介电液体沸腾以捕获热量，然后冷凝以释放热量，从而显著减少空间需求和能耗。它可将机械设备的能耗降低40%，资本支出降低33%，TCO降低32%，并将数据中心的空白空间压缩69%。此外，它每年可以节省超过3000亿升的水，并将热量重新用于其他应用。
　　
　　技术:该公司的旗舰技术包括两相浸入式冷却，利用被动冷却循环提供卓越的热管理。这涉及液冷剂在吸收服务器热量时沸腾，然后冷凝并将热量释放到系统外部。
　　
　　产品供应:LiquidStack的产品系列包括:
　　
　　DataTankTM系列:模块化浸入式冷却槽，专为各种规模的部署而设计，每个机架提供高达252kW的冷却能力。
　　
　　Micro ModularTM和Macro ModularTM系统:这些是预制解决方案，以模块化格式提供高达1.5MW的冷却能力，适用于不同的运营规模。
　　
　　资金:成立于2012年，B轮融资总额为1000万美元。
　　
　　2.先进的介电流体冷却
　　
　　故障率:中等且不断增长
　　
　　描述:增强型介电流体具有更好的热性能，用于冷却敏感的电子元件。
　　
　　机制:循环先进的介电流体或浸入组件以吸收和散发热量。
　　
　　用例:高压变压器、电力电子设备和数据中心服务器。
　　
　　优点:对电子设备安全，散热性好，可实现更紧凑的设计并降低运营成本。
　　
　　公司示例:Engineered Fluid
　　
　　Engineered Fluids提供一系列专为应对电子和电气系统中的热管理挑战而设计的工程介电冷却剂。他们的重点是创造安全、有效和环保的产品，支持热管理至关重要的行业。
　　
　　技术:
　　
　　单相液浸冷却:这项核心技术涉及将电子元件或整个设备浸入电介质液体中，该液体可有效吸收和散发热量，而无需机械冷却元件。
　　
　　介电流体:Engineered Fluids开发并供应具有优异导热性和电绝缘性的专用流体，确保浸入式组件安全高效运行。
　　
　　产品供应:
　　
　　ElectroCool®:一系列介电冷却剂，为服务器、GPU和其他半导体等电子设备提供有效的全浸入式冷却。
　　
　　AmpCool®:专为冷却电池、电动机和电子电动机控制器而配制，提供增强的冷却、绝缘和润滑效果。
　　
　　SubmergeDeep®:专为高压和高热环境设计，非常适合海底和其他具有挑战性的应用。
　　
　　3.芯片嵌入式冷却
　　
　　故障率:较低但正在出现
　　
　　描述:芯片嵌入式冷却涉及将冷却通道直接集成到芯片或安装电子元件的基板中。这种创新的冷却技术将微流体通道嵌入芯片内或芯片附近，以方便直接从热点散热，从而显著提高热管理效率。
　　
　　机制:芯片嵌入式冷却的机制依赖于冷却液通过微通道的循环，微通道是芯片或支撑基板的一部分。这些微通道允许冷却液接近高发热区域，有效地直接吸收热量。当冷却液吸收热量时，它会从芯片中循环出来，进入热交换器，在那里冷却后再循环。
　　
　　用例:芯片嵌入式冷却非常适合高性能计算环境，例如数据中心，在这些环境中，保持最佳工作温度对于可靠性和效率至关重要。该技术对于处理复杂计算和大量数据工作负载的密集服务器和GPU尤其有益。它还适用于航空航天和汽车行业的嵌入式系统，在这些行业中，有效的热管理对于防止系统因过热而发生故障至关重要。
　　
　　优势:芯片嵌入式冷却的主要优势在于其卓越的冷却效率，使电子元件能够在高工作频率下运行，而不会出现热节流风险。这种效率不仅可以延长组件的使用寿命，还可以减少冷却基础设施所需的物理空间，从而实现更紧凑的系统设计。此外，这种方法还可以显著降低与冷却相关的能耗，从而节省大量成本，尤其是在数据中心等能源密集型环境中。
　　
　　八、补充冷却技术
　　
　　这些技术补充了主要的先进和新兴的冷却解决方案，提高了整体效率并满足了数据中心的特定冷却需求。
　　
　　1.数据中心的换热器冷却
　　
　　故障率：中至高
　　
　　描述：基于换热器的冷却系统使用换热器来散发循环通过系统的冷却剂所吸收的热量。冷却剂（通常是水或乙二醇混合物）吸收来自部件的热量，然后通过换热器，风扇将热量排放到周围的空气中。
　　
　　机制：冷却液吸收来自CPU或GPU等组件的热量，然后泵送到换热器。在换热器处，风扇迫使空气通过换热器的散热片，将冷却液中的热量传递到空气中。
　　
　　用例：通常用于汽车和计算机系统，尤其是适度冷却就足够的个人计算机和小型服务器设置。
　　
　　优点：提供一种直接有效的热量管理方法，组件随时可用，易于更换或升级。安装和维护相对简单，因此在各种应用中都很受欢迎。
　　
　　数据中心用途：基于散换热器的冷却系统在数据中心中非常常见，尤其是在实施水或液冷解决方案的配置中。它们通常涉及使用换热器来散发从数据中心设备吸收热量的冷却剂中的热量。这种方法通常用作大型冷却基础设施的一部分，该基础设施可能包括冷水机组、冷却塔和其他热交换机制。
　　
　　局限性：在传统的大型数据中心中，由于空间限制和管理多个冷却单元的复杂性，为每台服务器使用单独的换热器可能效率低下。由于依赖环境空气，这种方法在需要高密度冷却的环境中效率也较低。
　　
　　2.数据中心的闭环(AIO)冷却器
　　
　　故障率：低
　　
　　描述：闭环或一体式(AIO)冷却器是预组装的免维护系统，由预填充的冷却液回路、换热器、泵和风扇组成。这些系统是密封的，在正常条件下不需要重新填充或维护。
　　
　　机制：集成泵将冷却液循环通过连接到热源(如CPU)的冷板，然后流向换热器，通过风扇释放热量。闭环独立运行，不与其他系统组件交互。
　　
　　用例：广泛用于消费类电脑和游戏装备，用户需要比空气冷却器更好的冷却效率和更清洁、更美观的设置，而无需定制水冷的复杂性和维护。
　　
　　优点：与标准空气冷却器相比，冷却性能更强，安装和维护也比开环水冷系统更方便。AIO冷却器兼具性能和便利性，因此成为尚未准备好定制水冷装置的用户的热门选择。
　　
　　数据中心用途：闭环冷却器，也称为一体式液冷器，在传统数据中心环境中不太常见。它们更常见于个人计算和游戏系统中，用于CPU或GPU冷却。在数据中心，规模和定制要求通常需要比典型AIO系统所能提供的更强大、适应性更强的冷却解决方案。然而，它们可能用于特定的高性能计算应用程序或小型或专业数据中心，在这些数据中心中，标准化和易于维护是优先事项。
　　
　　局限性：由于可扩展性问题，AIO冷却器在标准数据中心环境中的使用通常受到限制。每个单元都是独立的，这可能会简化维护，但也可能导致扩展时操作复杂性和成本增加。此外，在紧凑的数据中心中，对通过换热器的气流的依赖可能是一个缺点。
　　
　　3.后门热交换器
　　
　　故障率：中等
　　
　　描述：后门热交换器是服务器机架背面的附件，可用作被动或主动冷却装置。当热空气离开服务器时，它会通过此热交换器，然后再重新进入数据中心。
　　
　　机制：服务器产生的热空气通过集成在服务器机柜后门中的热交换器排出。流经热交换器的冷却剂吸收空气中的热量，显著降低其温度，然后再将其释放回房间。
　　
　　主动式后门热交换器：利用风扇或其他机械手段，主动将空气抽过换热器，改善气流和散热。
　　
　　被动式后门热交换器：依靠自然对流和服务器设备产生的现有气流对空气进行被动冷却。
　　
　　数据中心用途：该技术经常用作现有冷却架构的增强，特别是那些希望在不进行彻底检修的情况下提高冷却效率的数据中心。
　　
　　优点：提高整体冷却效率，有助于维持数据中心内的环境温度，并减少中央冷却系统的工作负荷，从而节省能源。
　　
　　公司示例：Motivair
　　
　　MotivairCorporation：擅长提供针对数字基础设施和高性能计算(HPC)量身定制的先进冷却解决方案。该公司以其尖端技术和产品而闻名，这些技术和产品可满足各个行业的关键冷却需求，确保运营效率和可靠性。
　　
　　技术：Motivair采用多种创新冷却技术：
　　
　　直接液冷(DLC)：该技术专注于直接从芯片中去除热量，改善高密度计算的热管理。
　　
　　自由冷却冷水机组：这些冷水机组利用外部环境温度来减少对机械冷却的依赖，从而提高能源效率。
　　
　　ChilledDoor®机架冷却系统：一种先进的主动后门热交换器，可有效捕获并直接从服务器机架中去除废热，显著提高数据中心的冷却效率。
　　
　　产品供应：Motivair的综合产品系列包括：
　　
　　冷却液分配单元(CDU)：这些对于确保冷却系统内冷却液的精确管理和循环至关重要。
　　
　　Dynamic®冷板：专为冷却CPU和GPU等高发热组件而定制的解决方案。
　　
　　涡旋式和自由冷却式冷水机组：高效冷水机组，提供可选的自由冷却功能，以优化能源使用。
　　
　　机架内歧管和HDU(散热装置)：对于在机架内有效分配冷却剂至关重要。
　　
　　4.冷却液分配装置(CDU)
　　
　　故障率：中至高
　　
　　描述：CDU是管理液冷系统中冷却剂的输送、压力、温度和纯度的专用设备。
　　
　　机制：它们充当液冷系统的中央控制点，确保冷却剂以最佳温度和流速输送到系统的各个部分，然后返回进行修复。
　　
　　数据中心用途：CDU在现代数据中心非常普遍，尤其是那些利用液冷解决方案来有效管理更高热负荷的数据中心。CDU在这些设置中发挥着至关重要的作用，它通过维持冷却剂的压力、温度和流量来优化冷却系统的性能。它们在使用冷冻水系统或直接芯片冷却的设施中尤为重要，因为它们确保冷却剂有效地输送到复杂的基础设施中。
　　
　　优点：通过保持一致的冷却剂特性，提高系统性能和使用寿命，提高冷却系统的效率和可靠性。
　　
　　公司示例：Vertiv
　　
　　Vertiv：擅长提供高性能液冷解决方案，以满足数据中心和高性能计算环境的严格要求。其先进的液冷产品线旨在满足现代IT基础设施中日益增加的热密度和能效要求。
　　
　　技术：Vertiv的液冷技术包括：
　　
　　冷却液分配单元(CDU)：例如Vertiv™ XDU1350和XDU450，它们对于冷却系统的有效运行至关重要，可对冷却液流量、温度和压力进行精确控制。
　　
　　直接液冷：该技术专注于直接从源头(CPU、GPU和其他关键组件)去除热量，从而提高系统效率和组件性能。
　　
　　ChilledDoor®系统：这些是后门热交换解决方案，可连接到服务器机架，直接从废气中去除热量，从而最大限度地提高冷却效率并最大限度地减少数据中心的占用空间。
　　
　　行级冷却：Vertiv的行级冷却装置设计为直接与服务器机架对齐，为数据中心内的热点提供局部、有针对性的冷却，从而提高温度管理的整体效率。
　　
　　产品供应：Vertiv的液冷产品供应包括：
　　
　　基于机架的冷却解决方案：集成CDU、ChilledDoor®系统、行级冷却和其他液冷组件，旨在无缝融入现有数据中心配置。
　　
　　可定制的冷却液路径：针对高密度计算环境的特定需求而定制的解决方案，包括确保最佳冷却分布的定制管道和歧管系统。
　　
　　先进的控制系统：这些系统监控和管理液冷解决方案的性能，确保它们以最佳效率运行并适应不同的负载要求。
　　
　　5.行级冷却
　　
　　故障率：中等
　　
　　描述：行级冷却装置直接与服务器机架对齐。这些专用冷却装置与服务器机柜行无缝集成，为数据中心内的热点提供局部冷却。
　　
　　机制：这些装置从服务器通道吸入热空气，使用内部热交换器和冷冻水或制冷剂冷却，然后将冷却的空气排回通道，靠近服务器进气口。这种接近性最大限度地减少了热空气和冷空气的混合，提高了冷却效率。
　　
　　数据中心用途：行级冷却解决方案通常用于数据中心，因为高密度配置会产生大量局部热量，需要直接从源头进行管理。它在封闭通道中特别有效，因为封闭通道使用热通道和冷通道设置来最大程度地提高效率。行级冷却装置可以根据不断变化的需求进行添加或重新配置，使其成为满足不断增长或波动的数据中心需求的多功能选择。
　　
　　优点：精准地针对需要冷却的区域进行冷却，通过最大限度缩短冷却空气的流动距离并提高关键区域的散热效率来降低能耗。

　九、数据中心冷却的未来趋势
　　
　　数据中心冷却技术的未来前景预计将朝着更可持续、更高效的方式发展。展望未来,几种创新趋势可能会影响冷却策略:
　　
　　1）液冷:液冷和浸入式冷却可能会变得更加普遍,因为它们在热管理方面具有卓越的效率,并
　　
　　且具有节能潜力。这些技术也符合日益增加的减少碳足迹和能源消耗的监管压力。
　　
　　2）模块化冷却:随着数据中心的增长和计算需求的波动,模块化冷却解决方案提供了灵活性,允许根据需要扩大或缩小冷却能力,而无需进行广泛的基础设施变更。
　　
　　3）人工智能驱动的冷却:人工智能将日益实现冷却系统的自动化,优化能源使用并实时适应不断变化的条件,降低成本并提高效率。
　　
　　4）热回收:利用数据中心的废热进行区域供热、农业应用或其他工业过程,将副产品转化为宝贵资源,这种趋势正在日益增长。
　　
　　5）可再生能源整合:与太阳能或风能等可再生能源相结合的冷却系统减少了对不可再生能源的依赖并减少了碳排放。
　　
　　6）混合冷却系统:结合空气和液冷解决方案可以提供针对特定服务器负载和环境条件的更高效的冷却,从而提高整体能源效率。
　　编辑：Harris