液/氣雙通道散熱技術，領跑數據中心液冷標準中國移動南方基地林湧雙目錄數據中心散熱技術發展趨勢與特點2數據中心液冷時代已經來臨1液/氣雙通道散熱技術成果與應用3一、數據中心能效問題突出近年來，隨著云計算、大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術的高速發展，全球數據規模呈指數性增長，數據中心必將迅猛增長。2018年，我國數據中心總用電量為1609億千萬時，占全社會用電量的2.35%，是典型的能耗大戶；平均PUE值約為2.2，能效問題突出。要實現行業的綠色健康發展，需要數據中心提升能效、降低能耗。中國數據中心耗電量分析（

單位kW·h）二、國家宏觀政策要求趨嚴年初，三部委聯合出臺的《關于加強綠色數據中心建設的指導意見》，對新建數據中心提出了嚴格的PUE管控要求。上海要求PUE低于1.3，深圳鼓勵PUE低于1.25，而且各地區由于綠色發展指標管控的需要，對新建數據中心的行政審批非常嚴格。因此，傳統風冷技術已經難以適應新時期數據中心綠色發展的政策要求，特別是無法滿足粵港澳大灣區、海南自貿區等高溫高濕的南方地區的數據中心建設需要。數據中心散熱技術亟待革新，由此催生了液冷技術的興起。2019年1月

工信部、國管局、能源局要求：PUE低于1.42018年9月北京市政府要求：PUE低于1.42019年1月上海市政府要求：PUE低于1.32019年4月深圳市政府鼓勵：PUE低于1.25三、5G時代關鍵元器件發熱量飆升當前，芯片的發展趨勢呈現由低頻向高頻、由單核向多核演變的特點；與此同時，熱設計功耗也從最開始的幾十瓦上升到三百瓦以上，對散熱技術提出了更高的要求。隨著關鍵元器件的熱流密度快速提升，數據中心發熱量越來越大。因此，以液冷技術為代表的精準高效散熱技術的應用迫在眉睫。四、數據中心液冷時代已經來臨從數據中心能耗、國家宏觀政策以及關鍵元器件散熱要求可以看出，傳統技術模式已經難以適應發展要求，采用全面革新的液冷技術勢在必行，數據中心已經進入液冷時代。目錄數據中心散熱技術發展趨勢與特點2數據中心液冷時代已經來臨1液/氣雙通道散熱技術成果與應用3一、數據中心散熱技術（1/2）：單通道散熱技術為解決數據中心能效低下問題，業界開展了卓有成效的探索實踐。總體而言，數據中心散熱技術主要分為單通道散熱和雙通道散熱兩種。其一，單通道散熱技術是指通過單一換熱介質對IT設備進行冷卻，包括單通道氣冷和單通道液冷兩類。浸沒式相變液冷模塊級機房級機架級行間空調熱管/水冷背板（前門）精密空調單通道散熱技術單通道氣冷：通過空氣散熱，主要技術有三類，機房級空調氣冷、模塊級空調氣冷和機架級空調氣冷。單通道液冷：通過液體散熱，主要技術有三類，浸沒式相變液冷、浸沒式非相變液冷和噴淋式液冷。浸沒式非相變液冷噴淋式液冷雙通道散熱技術（液冷+氣冷）根據液冷通道的換熱介質是否進入服務器，可分為：直接散熱和間接散熱；根據液冷通道換熱介質的不同，可分為：水冷散熱和非水冷散熱；因此，雙通道散熱技術具體可分為四類：直接水冷、間接水冷、直接非水液冷、間接非水液冷。熱管間接水冷水管直接水冷間接非水液冷直接非水液冷一、數據中心散熱技術（2/2）：雙通道散熱技術其二，雙通道散熱技術則充分結合數據中心IT設備的熱場特征，由液冷通道對高熱流密度元器件進行精準散熱，帶走絕大部分熱量；由氣冷通道對低熱流密度元器件進行散熱，帶走剩余熱量。二、

數據中心散熱技術衡量要素和推廣應用條件不同類型的散熱技術各有特點，且適用于不同的場景。衡量一項散熱技術是否可行，主要從可靠性、能效、經濟性、資源利用率、運維便捷性等要素進行評價；除此之外，一項技術能否規模推廣，還必須具備產品化、標準化等條件。指標衡量要素可靠性對普通風險隱患，是否可管可控；是否存在致命隱患能效能效指標（如PUE）是否優異投資單位業務容量數據中心投資是否節省成本單位業務容量數據中心成本是否降低資源利用率能否提高數據中心的資源利用率選址選址是否受地理環境的限制運維便捷性運維是否便捷，可維護、可管可控產品化產品體系是否成熟標準化是否形成行業標準甚至國家標準目錄數據中心散熱技術發展趨勢與特點2數據中心液冷時代已經來臨1液/氣雙通道散熱技術成果與應用3一、液/氣雙通道散熱技術架構為推動行業綠色發展，中國移動南方基地在2012年牽頭研發了液/氣雙通道散熱技術，在液冷通道采用“間接水冷”，在氣冷通道采用“空調氣冷”，并且通過市電直供服務器，減少轉換損耗。歷經七年的科研探索和攻關，成功完成了關鍵技術突破、系統集成測試、商用部署“三步走”，實現了關鍵技術全面革新突破。液/氣雙通道散熱技術架構關鍵技術突破液/氣雙通道聯動分控散熱新模式低溫寬域（10-45℃）大功率銅水熱管低流阻的雙面并聯微通道高效換熱水冷板防腐防垢與熱插拔無泄漏供回水管路均衡供冷的機架級配水設計液/氣雙通道協同控制精準散熱的智能管理系統2016年，中國移動南方基地應用“液/氣雙通道散熱技術”，建成投產新一代綠色數據中心。經工信部電子五所賽寶實驗室權威檢測，該綠色數據中心安全可靠性高、整體性能優異，各項指標達到設計要求，全年平均PUE值1.15，取得了良好效果。二、商用液/氣雙通道數據中心（1/2）南方基地商用新一代綠色數據中心賽寶實驗室節能評估報告新一代綠色數據中心自2016年建成至今，服務器運行正常，承載業務穩定。在廣州高溫高濕的氣候條件下，2016-2018年CPU溫度基本穩定在35℃-50℃；滿載測試期間，CPU溫度最大值54℃，遠低于安全工作溫度上限（82℃，視不同CPU型號而定）。二、商用液/氣雙通道數據中心（2/2）大氣濕球溫度最高值30℃CPU溫度最高值44℃數據來源：中國移動南方基地新一代綠色數據中心2018年監測數據三、液/氣雙通道散熱技術特點與優勢經過多年應用驗證，本技術安全可靠性高、散熱效果顯著、建設和運營成本低、資源利用率高、運維便捷。同時，已成功研制出全系統解決方案和全專業產品體系，并聯合產業鏈上下游21家知名單位發布了國內首套液冷技術標準，具備規模推廣的條件。指標技術特點可靠性水不進入服務器，服務器內不存在漏水隱患；分散部署，單點故障不會引起數據中心整體宕機。能效可降低PUE值到1.15以下，節省能耗45%以上，能源效率高。投資散熱系統配電需求大幅降低，空調配電部分投資節省60%以上；散熱系統整體投資與傳統模式持平，隨著產業鏈成熟將逐步降低成本可節省能耗45%以上，大幅降低電費成本資源利用率消除熱島效應，單機架功率可提高至30kW，提升5-10倍裝機容量，提高機房資源利用率。選址不受氣候、地理條件限制，可在全國絕大部分地區進行部署，均可實現PUE值在1.15以下。運維便捷性數據中心系統簡化，基本去除空調主機，降低維護難度，減少維護工作量15%以上產品化研制出全系統解決方案和全專業產品體系，核心技術自主可控標準化由工信部節能與綜合利用司提出、中國電子學會立項，發布國內第一套數據中心液冷技術標準四、技術成果獲得支持與認可本技術成果通過工信部組織的科技成果鑒定，被由7位院士及12位業界專家組成的鑒定委員會一致鑒定為“有重大創新，達到國際領先水平，具有廣闊的推廣應用前景”，還獲評國家工業轉型升級資金綠色制造工程重點項目及首批國家綠色數據中心單位，入選發改委《國家重點節能低碳技術推廣目錄》和工信部《綠色數據中心先進適用技術產品目錄》。國家工業轉型升級重點項目國家綠色數據中心名單國家重點節能低碳技術推廣目錄工信部組織院士專家鑒定的意見綠色數據中心先進適用技術產品目錄五、第二代液/氣雙通道散熱技術科研進展科研平臺為進一步提升液/氣雙通道散熱技術節能效果，實現系統在無壓縮機條件下的全自然冷卻，南方基地積極推進第二代技術研發并取得關鍵突破。目前，全面完成小溫差高效氣冷散熱系統研發，即使在南方高溫高濕地區也可實現PUE值降低至1.1以下，正在開展全面測試和驗證，明年將推動相關技術標準發布。第二代液/氣雙通道散熱技術架構六、產業化應用前景廣闊從應用領域來看：既可大量應用在邊緣數據中心，也可應用在中大型樞紐數據中心；既可應用在通信、互聯網、電子信息等行業，也可應用在超算、國防軍工等領域。從應用區域來看：可優先應用在南方高溫高濕地區，如粵港澳大灣區、海南自貿區、海峽西岸經濟區等重點區域的數據中心，有力支撐區域經濟和智慧社會發展；若在全國全面推廣應用，新建/改建的數據中心平均PUE將降至1.15以下、節省能耗45%以上，助力行業和地方社會經濟綠色發展。其他方面的應用：針對5G基站等不具備液冷條件的戶外信息設施，利用熱管高效傳熱特點，將高功耗、高熱流密度元器件的熱量帶出