AI热潮背后的数据中心挑战
如今,关于人工智能话题几乎无处不在。尽管AI似乎被过度讨论,但不可否认,它正深刻推动着数据中心市场的爆发式增长。预计到2030年,全球数据中心市场将以每年12%–15%的速度增长,其中新建数据中心将占到新增容量的一半以上。
然而,从长期看,电力与水资源约束,以及供应链瓶颈,正逐渐成为制约行业扩张的重要因素。
在数据中心建设与运维过程中引入替代材料体系,是一条缓解这些瓶颈的现实路径。特别是玻璃纤维增强复合材料(FRP),虽然在过去十余年间在建筑与工业领域应用增长显著,但在数据中心领域仍属“小众材料”。事实上,它完全不应被忽视。
FRP对数据中心生态的价值
数据中心并不仅仅是服务器的集合,它是一个由电力供应、冷却系统、安全与监控、消防抑制及布线系统共同构成的复杂生态。FRP的优势不仅能惠及核心机房,更可优化这些外围系统的运行与维护。
1.抗腐蚀与防潮优势
湿度与高温是数据中心运行的“头号敌人”。多数数据中心仍采用水基冷却系统,不可避免地会引入一定湿气。哪怕完全避免渗漏,空气湿度升高也可能导致金属腐蚀、生锈及地面打滑,甚至造成电气短路隐患。
FRP本身耐腐蚀、抗湿热,可制成防滑走道板或可行走的电缆桥架盖板,有效降低维护频次与安全风险。
2.绝缘与防火性能
金属的高导热性在数据中心是一大问题。高密度布线产生的热量会被金属支架进一步传导,使得冷却系统负担加重,同时也增加了火灾风险。
FRP具有绝缘、低导热、耐火、无电磁干扰等特性,且安装过程中无需动火作业(切割无火花),极大提升了施工安全性。FRP可根据结构要求定制成多种截面和强度等级,用以替代传统钢材结构,尤其契合大型云计算与AI算力中心在减碳与绿色设计上的需求。
纤维增强复合材料(FRP)在数据中心建设中的潜力
电缆桥架除了用于数据中心内部,也用于数据中心外部。图中所示为一个用于在户外环境中引导和支撑电缆的桥架。复合材料制成的电缆桥架比金属桥架更轻、更耐腐蚀,而且与金属桥架不同,它们不导电也不导热。
FRP在数据中心中的典型应用场景
1.电缆桥架与导管系统
传统不锈钢桥架沉重,悬吊安装复杂;铝合金虽轻,但导电导热问题仍在。FRP桥架轻量化且绝缘,成为理想替代方案。其适用于天花悬挂式桥架、仪表托架、交换机机架(switchrack)等场景,可制成开孔型或实底型结构。FRP导管还能为关键通信电缆提供高强度抗冲击保护。
2.支架与结构型材
FRP型材(如strut支撑、C型槽钢等)可部分替代钢筋混凝土结构,用于地板支撑或桥架承重结构。其重量更轻,且能兼容金属紧固件(如弹簧螺母)使用,不存在金属间电化学腐蚀风险。
3.墙体与吊顶系统
FRP可制成单层或夹芯墙板、吊顶板,在满足防火认证(FM认证)条件下,实现耐腐蚀、轻量化的结构方案,为模块化数据中心与边缘计算节点提供更高的构建灵活性。
4.地面走道与格栅系统
FRP可制成防滑格栅或可行走面板,不仅提高维护安全性,还能改善气流通风。由于防滑纹理为材料固有属性,无需额外涂层或处理。
5.复合材料冷却塔
FRP在数据中心冷却系统中展现出更高的工程效率。以模块化复合冷却塔为例,它们比金属塔更轻、更紧凑,可整装出厂、快速吊装,显著缩短建设周期并减少现场施工碳排放。
某些先进设计采用多小风机冗余结构(如10台小风机替代2–3台大风机),进一步提升冷却系统可靠性与可维护性。同时,闭式循环设计还能与换热器系统兼容,助力节水与热能回收。
为何选择“跨行业”的FRP解决方案
数据中心工程师可能会问:为什么要采用这些最初并非为数据中心定制的FRP部件?
事实上,许多基础结构件(如strut支撑、C型槽、风管等)本就广泛应用于各类工业设施。FRP凭借可定制性、耐久性与结构适应性,能够精准满足数据中心的性能规范与结构需求,兼顾长期可靠性与可持续性。
以材料创新应对市场扩张
数据中心行业正以前所未有的速度扩张。面对建设周期紧、碳排放限制、场地约束与能耗挑战等问题,设计师与工程师需要更具创造力的解决方案。
FRP复合材料凭借其在结构强度、环境耐受性及灵活设计上的成熟表现,已具备助力数据中心行业迎接2030增长目标的能力。
编辑:Harris
