從數據中心誕生的那天起，高耗能就成為數據中心的“原罪”。
隨著數據中心的高速發展， “東數西算”工程的全面啟動以及“雙碳”目標的提出，能耗快速增長成為數據中心產業發展中不可忽略的問題。根據統計，截止去年5月，我國數據中心年用電量已占全社會用電的2%左右，為確保實現碳達峰碳中和目標，國家及多個地方均推出了相應的政策法規及舉措，對當前衡量數據中心能效利用率的主要指標PUE提出了明確的要求。
到2023年底，新建大型及以上數據中心PUE降低到1.3以下，嚴寒和寒冷地區力爭降低到1.25以下；“東數西算”工程中，要求內蒙古、貴州、甘肅、寧夏，4處樞紐設立的數據中心集群PUE控制在1.2以內；京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝，4處樞紐設立的數據中心集群PUE控制在1.25以下。
如今數據中心的規模越來越大，部署的機架也更加密集，對服務器負載的要求越加苛刻，傳統的風冷技術很難滿足數據中心的制冷需求。在快速發展數據中心面前，風冷顯得越發吃力。
數據中心降溫難，風冷逐漸式微
現代化的數據中心承擔了大量數據計算和存儲，這對系統性能穩定度的要求與日俱增。為了提供更高能效來滿足業務發展的需要，服務器乃至機房的散熱就成為關鍵。
為保證建設及改造的政策合規性，數據中心需要從多個方面進行節能減碳，其中，制冷系統耗能巨大，僅次于IT設備，提升制冷效率成為降低PUE、實現節能減碳的重要手段。
在傳統數據中心里，幾乎有一半的電能消耗在了散熱上，有數據統計，空調制冷的數據中心中，25%的能耗不是由計算設備產生而是由冷卻系統產生。一般情況下，設備廠商標配的室外冷凝器設定的室外環境溫度為35℃，在全球變暖的大氣候條件下，我國很多區域夏季室外溫度可以達到40℃以上。
室外機因環境溫度升高，散熱能力下降，導致空調系統無法正常工作。有資料研究表明，當室外機的進風溫度每升高1℃，空調系統的 COP 下降約 3%，當進風溫度超過45℃時將會嚴重影響空調系統的正常運行。
室外機散熱不良，不管是對于空調系統組件，還是對機房的安全運行都危害極大，特別是在夏季高溫工況下，也增加了機房運維的時間和成本，如果運維問題處理不及時，就可能導致系統故障甚至宕機。
根據ColocationAmerica發布的數據，早在2020年全球數據中心單機柜平均功率就達到16.5kW，根據相關數據顯示，預計2025年，全球數據中心單機柜平均功率有望達到25kW。
實際上，風冷數據中心在15kW 機架以上非常低效。在數據中心發展的早期，由于其規模不大，且單機柜功率密度不高，一般以風冷式精密空調方案為主。但是隨著整個服務器的主流芯片的功耗不斷增長，單機柜功率密度將會從4KW、6KW增長到15KW到20KW，傳統的風冷已無法滿足數據中心散熱的及時性要求。
傳統風冷散熱效果受自然冷源、氣候等環境因素影響，解熱極限相對較低。由于數據中心規劃位置多為區域化集中布置，在數據中心機房密度提高，關鍵芯片及相關零部件功耗不斷攀升的當下，風冷已經難以滿足各地數據中心對低PUE值的追求，通過建設綠色數據中心來降低功耗和運營成本已勢在必行。
綠色計算模式，PUE喚醒液冷第二春
作為數字化轉型的重要基石，數據中心是實現綠色化發展和減污降碳的關鍵所在。企業面臨的主要挑戰是如何減少耗電量和水電費。想要實現這一目標，企業就必須在數據中心中引入綠色計算模式。
據國網能源研究院的測算：2020年，我國數據中心用電量突破2000億千瓦時，占用電總量比重約2.7%；預計到2030年，這一數字將突破4000億千瓦時，占比升至3.7%。另有統計顯示，國內數據中心制冷系統用電量已與IT設備相當，在總用電量中占比高達40%。
隨著數據中心綠色節能、高密度、超大規模的發展趨勢，傳統風冷型制冷技術已經無法滿足所需的散熱能力，液冷技術在沉寂多年后，再次煥發新春。
液冷數據中心是指應用液冷技術和液冷服務器等設備的數據中心，通過液體直接導向熱源帶走熱量，不需要像風冷一樣間接通過空氣循環降溫。液冷服務器的散熱系統為液冷散熱封閉循環模組，與環境溫度為相對隔絕，不受環境影響。液冷服務器隨著CPU負載加大，噪音也隨之增大，并出現刺耳的噪聲。而液冷服務器的噪音幾乎為0分貝。
液冷技術最早可以追溯到上世紀60年代，當時，IBM推出了當時用來處理科學應用的大型計算機，為了確保大型機在長期的高速運算中不會發生過熱而宕機的事件，IBM就研發了專門的液冷系統，雖然液冷有較好的實踐成果，但在較低熱度負荷時風冷的成本很低，且安裝部署更為簡單，所以在往后的幾十年里，風冷系統一直占據著主導地位。
隨著21世紀初云計算時代的到來，數據中心需要更高功率、大規模密集部署，液冷技術優勢凸顯，再次煥發新春。
與傳統的風冷相比，液冷在高效制冷方面有著天然優勢、有更大的散熱能力，同體積液體帶走熱量是同體積空氣的上千倍，液體導熱能力是空氣的25倍，相比傳統風冷變冷卻效果更好，可有效提升服務器的使用效率和穩定性。
隨著5G時代、人工智能、以及工業互聯網的飛速發展，數據中心能耗日益增大，加之政策對數據中心發展提出新要求，液冷將成為數據中心節能降耗的重要方式，是走向綠色發展的必由之路。
根據《中國液冷數據中心發展白皮書》預測，到2025年中國液冷數據中心市場規模將超千億元，從風冷到液冷，數據中心改變的不僅是節能減排方式，更是整個數據中心技術產品形態、商業模式乃至生態的重塑。
毋庸置疑，憑借高效制冷、綠色環保、節能靜音等諸多優勢，過去幾年也取得了可喜成績，液冷數據中心在未來擁有廣闊的市場前景，但想要推動液冷技術的突破創新和相關解決方案的進步并非一朝一夕。
液冷技術依然存在著行業標準不統一、液冷制冷能力有待進一步提升等挑戰，其在數據中心的產業生態構建也尚需時日，需要所有廠商的共同努力，一起推動整個產業向前發展。
