截至2022年6月底，我國在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過590萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，服務(wù)器規(guī)模近2000萬臺。

“算力是新型生產(chǎn)力，是支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的重要‘底座’，是激活數(shù)據(jù)要素潛能、驅(qū)動經(jīng)濟(jì)社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型、推動數(shù)字政府建設(shè)的新引擎。”7月30日，工業(yè)和信息化部副部長張?jiān)泼髟?022中國算力大會上指出。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，算力指數(shù)每提高1%，國家的數(shù)字經(jīng)濟(jì)和GDP將分別增長3.5‰和1.8‰。

工信部數(shù)據(jù)顯示，2021年底我國算力核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)1.5萬億元，位居全球第二，近五年平均增速超過30%，帶動關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過8萬億元。

【資料圖】

作為算力的重要基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心近年來發(fā)展迅速，其中，中大型和超大型數(shù)據(jù)中心的規(guī)模增長最快。工信部數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，全國在用超大型、大型數(shù)據(jù)中心已超過450個，智算中心超過20個。

數(shù)據(jù)中心加快建設(shè)

8月2日，為加快推進(jìn)四川省全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點(diǎn)建設(shè)，四川省發(fā)展和改革委員會等六部門印發(fā)《全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)成渝國家樞紐節(jié)點(diǎn)（四川）實(shí)施方案》（下稱《方案》）。

《方案》指出，到2025年，四川省數(shù)字經(jīng)濟(jì)核心產(chǎn)業(yè)增加值將達(dá)到7000億元，數(shù)據(jù)中心規(guī)模將達(dá)50萬機(jī)架（折合單機(jī)架功率2.5kW（千瓦）），上架率將達(dá)到60%。而集群起步區(qū)內(nèi)機(jī)架規(guī)模達(dá)到30萬架，上架率達(dá)到70%。

自“東數(shù)西算”工程今年2月啟動以來，京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點(diǎn)施工加速。

7月29日，上海市經(jīng)信委、上海市發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)本市數(shù)據(jù)中心健康有序發(fā)展的實(shí)施意見》（下稱“意見”），明確到2025年，預(yù)期上海市數(shù)據(jù)中心總規(guī)模能力達(dá)到28萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架左右，平均上架率提升至85%以上。

7月22日，貴州省人民政府辦公廳發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)“東數(shù)西算”工程建設(shè)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家(貴州)樞紐節(jié)點(diǎn)的實(shí)施意見》，提出力爭到2025年，貴州全省數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架達(dá)到80萬架、服務(wù)器達(dá)到400萬臺。

根據(jù)中國信通院今年4月發(fā)布的《數(shù)據(jù)中心白皮書2022》，按照標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架2.5kW統(tǒng)計(jì)，截至2021年底，我國在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模達(dá)到520萬架，近五年年均復(fù)合增速超過30%。其中，大型以上數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模增長更為迅速，機(jī)架規(guī)模420萬架，占比達(dá)到80%。

受新基建、數(shù)字化轉(zhuǎn)型等國家政策促進(jìn)及企業(yè)降本增效需求的驅(qū)動，我國數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)收入持續(xù)高速增長。2021年，我國數(shù)據(jù)中心行業(yè)市場收入達(dá)到1500億元左右，近三年年均復(fù)合增長率達(dá)到30.69%。

隨著我國各地區(qū)、各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入推進(jìn)，我國數(shù)據(jù)中心市場收入將保持增長態(tài)勢。2022年，預(yù)計(jì)中國數(shù)據(jù)中心市場收入超過1900億元。

綠色低碳是方向和要求

對于快速發(fā)展的數(shù)據(jù)中心而言，綠色集約是其重要前提和要求，關(guān)乎可持續(xù)發(fā)展。

2020年12月，國家發(fā)改委等四部門聯(lián)合推出《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》就提出，到2025年，全國范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心形成布局合理、綠色集約的基礎(chǔ)設(shè)施一體化格局。同時提出，推動綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)，加快數(shù)據(jù)中心節(jié)能和綠色化改造。

數(shù)據(jù)中心是典型的耗能大戶，去年10月底國家發(fā)改委等五部門發(fā)布的《關(guān)于嚴(yán)格能效約束推動重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見》（下稱《若干意見》）中，首次在國家層面將數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)八大“兩高”行業(yè)并列納入重點(diǎn)推進(jìn)節(jié)能降碳領(lǐng)域。數(shù)據(jù)中心正面臨嚴(yán)峻的節(jié)能降耗和溫室氣體排放挑戰(zhàn)，如何實(shí)現(xiàn)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展尤其值得關(guān)注。

衡量數(shù)據(jù)中心的綠色化，PUE（電能利用效率）、CUE（碳排放環(huán)保效率）、WUE（水利用效率）是目前使用的標(biāo)準(zhǔn)。

2021年12月發(fā)布的《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》進(jìn)一步明確，到2025年，國家樞紐節(jié)點(diǎn)的PUE要進(jìn)一步降到1.25以下，綠色低碳等級達(dá)到4A級以上。實(shí)現(xiàn)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展，就要求數(shù)據(jù)中心必須進(jìn)一步降低PUE。

“隨著單機(jī)柜算力的不斷增長和PUE，WUE（水利用效率）要求的日漸嚴(yán)格，數(shù)據(jù)中心的冷卻技術(shù)也在不斷地升級迭代。”在近日舉辦的2022中國數(shù)據(jù)中心綠色能源大會期間，藝康集團(tuán)納爾科大中華區(qū)輕工業(yè)部地區(qū)副總裁吳曉峰接受采訪時表示，間接蒸發(fā)冷和液冷（冷板式液冷、浸沒式液冷）技術(shù)是目前的主要應(yīng)用方向。

比如，間接蒸發(fā)冷卻在國內(nèi)許多地區(qū)都已經(jīng)有了應(yīng)用案例，北至烏蘭察布、張家口，南至廣東清遠(yuǎn)、深圳，西至川西、貴州等地。

解決冷卻系統(tǒng)能耗難題

但是，新制冷技術(shù)的應(yīng)用，也給數(shù)據(jù)中心帶來了新的難題。

吳曉峰表示，對于間接蒸發(fā)冷而言，挑戰(zhàn)在于其PUE、WUE高于理論值，運(yùn)維難度大。具體來說，就是使用間接蒸發(fā)冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心，在使用一段時候后往往會發(fā)現(xiàn)，由于芯體表面的沉積與微生物，導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降明顯，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備被迫提前向高能耗模式切換，也就是說其低能耗模式（干模式）運(yùn)營時間不足，用電、用水效率指標(biāo)高于預(yù)期。

而且，間接蒸發(fā)冷單元芯體表面沉積物類型復(fù)雜且特殊，微生物分布廣，且補(bǔ)水直接經(jīng)過芯體表面，需保障無損芯體材質(zhì)，因此使用傳統(tǒng)冷卻水藥劑無法解決。所以，后期運(yùn)維難度及費(fèi)用會超出預(yù)期。

因此，保證換熱效率和低能耗模式運(yùn)營時長是間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)降低數(shù)據(jù)中心能耗的關(guān)鍵。

對于液冷而言，由于其二次循環(huán)側(cè)更貼近服務(wù)器，安全風(fēng)險(xiǎn)更大。

具體而言，就是冷卻液、非導(dǎo)電液體與外側(cè)冷源構(gòu)成了一個冷卻整體，實(shí)現(xiàn)了液冷系統(tǒng)卓越的用電效率指標(biāo)以及用水效率指標(biāo)。但由于換熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特殊性，外側(cè)冷源一般為冷卻水，冷卻水的腐蝕、結(jié)垢、沉積與微生物的問題，會直接造成對服務(wù)器的損害而導(dǎo)致嚴(yán)重的宕機(jī)事故與資產(chǎn)損失。

比如，冷板擊穿的泄漏，會直接導(dǎo)致服務(wù)器損壞。腐蝕和微生物增長造成冷板內(nèi)部堵塞，傳熱效率下降，宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)增加，影響服務(wù)器壽命。

吳曉峰介紹說，納爾科的數(shù)據(jù)中心液冷管理方案，能夠助力解決液冷數(shù)據(jù)中心安全性的痛點(diǎn)，在保障液冷數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗的同時，確保運(yùn)營的安全性。

納爾科是藝康集團(tuán)旗下專注于水處理和工藝改進(jìn)的品牌，集團(tuán)總部位于美國圣保羅，2020年市值約590億美元，連續(xù)多年入選道瓊斯北美可持續(xù)發(fā)展指數(shù)榜。1980年，納爾科進(jìn)入中國開展業(yè)務(wù)，在上海擁有一所世界級研發(fā)中心。

納爾科的方案如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗？

納爾科全新的間接蒸發(fā)冷管理方案中，在水的預(yù)處理方案方面，通過反滲透與軟化水方案，確保水質(zhì)符合《數(shù)據(jù)中心蒸發(fā)冷卻水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求。在冷卻水管理方面，針對間接蒸發(fā)冷特殊沉積與微生物開發(fā)的新方案，可有效維持芯體換熱效率。我們也與各主流芯體廠商合作完成了芯體兼容性測試，確保設(shè)備使用壽命， 3D TRASARTM 自動化控制技術(shù)時刻保證可靠運(yùn)行。在間接蒸發(fā)冷卻單元，通過補(bǔ)救性清洗方案，提升清潔效率效率。

同時通過回用水方案節(jié)約水資源，進(jìn)一步降低WUE。借助數(shù)字化工具，可視化的實(shí)時數(shù)據(jù)展示，助力提升運(yùn)營效率。

以西部某大型數(shù)據(jù)中心為例，其現(xiàn)場共108臺AHU(間接蒸發(fā)冷卻單元)，使用納爾科冷卻水管理和AHU補(bǔ)償性清洗方案后，芯體換熱效率提高，AHU清洗頻率從每季度一次下降到每年一次。

通過提高芯體換熱效率，每年實(shí)現(xiàn)了四十萬千瓦時左右的能耗節(jié)省， PUE下降0.02 ，每年節(jié)省能耗成本約二十萬。通過降低間接蒸發(fā)冷單元清洗品頻率，每年節(jié)省540工時，每年節(jié)省人工成本三十五萬元左右。通過提高芯體換熱效率，節(jié)省電能消耗，全年減少二氧化碳排放四百多噸。

而在液冷技術(shù)中，冷板式液冷技術(shù)中冷卻液通過冷板帶走服務(wù)器的熱量，并在CDU（冷液分配裝置）中與外側(cè)循環(huán)的冷源進(jìn)行熱交換；浸沒式液冷技術(shù)中，在CDU中與外側(cè)循環(huán)的冷源進(jìn)行熱交換的是與服務(wù)器直接接觸的非導(dǎo)電液體。

因此，在選擇冷卻液與冷卻水處理方案時既需要考慮傳熱性能的長期穩(wěn)定性和高效性等，也更需要考慮其與冷板、CDU的適配性以保證運(yùn)營的安全性。

納爾科全新數(shù)據(jù)中心液冷管理方案中，通過從設(shè)計(jì)，制造到運(yùn)輸，安裝，維護(hù)的全生命周期管理，保障數(shù)據(jù)中心的安全性，避免因冷卻液泄露導(dǎo)致的服務(wù)器損壞，以及傳熱效率下降而引發(fā)的宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

“納爾科的解決方案已被世界知名的處理器公司以及ASHRAE（美國暖通空調(diào)工程師協(xié)會）在白皮書中進(jìn)行推薦，并在國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心有了成熟的應(yīng)用。”吳曉峰說。