中國儲能網(wǎng)訊：美國《化學與工程新聞》雜志近期報道稱，隨著人工智能（AI）與加密貨幣等高性能應用的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心正面臨日益嚴峻的散熱壓力，傳統(tǒng)風冷技術(shù)已逐漸逼近物理極限。在這一背景下，液冷技術(shù)憑借更高的散熱效率和能耗優(yōu)化潛力，成為新一代冷卻解決方案的主流方向。市場研究機構(gòu)Dell’Oro Group數(shù)據(jù)顯示，目前液冷系統(tǒng)年銷售額約20億美元，預計到2030年將增長至70億美元。
數(shù)據(jù)中心約40%的能耗用于冷卻，傳統(tǒng)風冷所依賴的蒸發(fā)冷卻塔不僅耗電，而且需要消耗大量水資源。國際能源署（IEA）統(tǒng)計表明，在愛爾蘭等集中區(qū)域，數(shù)據(jù)中心電力消耗占比已高達17%，2026年可能進一步升至30%，冷卻技術(shù)升級迫在眉睫。而當前AI服務(wù)器的單機架功率已超過140千瓦，遠超風冷技術(shù)的承載能力。
目前液冷技術(shù)主要有3類，包括冷板冷卻、單相浸沒冷卻和雙相浸沒冷卻。其中冷板冷卻通過在芯片表面加裝金屬冷板，借助內(nèi)部循環(huán)的冷卻液（通常為水與丙二醇或聚乙二醇的混合液）將熱量帶出，經(jīng)外部散熱后循環(huán)使用，單機架冷卻能力可達75千瓦。微軟與WSP Global公司的研究顯示，該技術(shù)可降低15%的能耗和31%的水耗。冷板冷卻目前占液冷市場80%~90%的份額。
單相浸沒冷卻采用碳氫化合物類的絕緣介電流體（如聚α-烯烴），服務(wù)器完全浸沒在液體中，熱量由流體吸收并經(jīng)冷卻系統(tǒng)排出后回流，單機架散熱能力可達到200千瓦。該技術(shù)可降低15%的能耗與45%的用水，具備溫度穩(wěn)定、無風扇噪聲、防塵等優(yōu)勢。
雙相浸沒冷卻使用沸點約50攝氏度的氟化液，發(fā)熱使液體汽化，蒸汽經(jīng)冷凝還原為液體，利用相變潛熱實現(xiàn)高效冷卻，散熱性能優(yōu)于單相浸沒冷卻，可實現(xiàn)20%的能耗降低和48%的節(jié)水效果，是目前能效最高的液冷方案。但氟化液存在潛在的環(huán)境爭議，且需專用浸沒槽和兼容元件，改造成本較高。
針對不同液冷路徑，能源化工企業(yè)已開發(fā)多種專用流體，重點關(guān)注絕緣性、熱穩(wěn)定性和環(huán)保性。例如，?？松梨诨诰郐?烯烴推出高閃點冷卻液；殼牌則通過氣制液技術(shù)生產(chǎn)出獲英特爾認證的流體?？颇焦荆–hemours）開發(fā)的氫氟烯烴（HFO）類氟化液Opton 2P50，沸點適配服務(wù)器運行溫度，已與NTT數(shù)據(jù)集團等開展測試。
浸沒式液冷為應對數(shù)據(jù)中心的高熱密度提供了有效路徑。冷板冷卻因兼容性強占據(jù)當前市場主流，但隨著機架功率持續(xù)上升，浸沒式液冷優(yōu)勢逐漸凸顯——單相浸沒已在加密貨幣領(lǐng)域應用多年，可實現(xiàn)低溫超頻運行；雙相浸沒則因優(yōu)異的能效表現(xiàn)，有望成為超高功率場景的重要選項。據(jù)Dell’Oro Group預測，雙相冷板可能早于雙相浸沒實現(xiàn)規(guī)?；瘧茫L遠來看，雙相浸沒或?qū)⒊蔀槌咝阅軘?shù)據(jù)中心的必然選擇。
