如今，人們創建的數據量日益增長，這在很大程度上是受到物聯網（IoT）、云計算等新興技術所推動的，數據中心面臨著不斷增長的需求、越來越高的功率密度，以及日前增多的節點和機架設備。當然，這種情況會產生更多的熱量，數據中心必須將其移除以保護他們的設備。根據研究機構BSRIA公司發布的調查報告，數據中心采用的傳統冷卻解決方案為空氣冷卻，但對其服務的需求不斷增加，正在促使他們探索新的替代解決方案。他們正在尋找更靈活、更強大、更具成本效益的冷卻布局和技術。

液體冷卻就是這樣的體冷卻技術之一，并且最近成為數據中心運營商非常感興趣的主題。如今，只有大約14％的數據中心運營商使用液體冷卻技術，但專家預測，在未來幾年中，增加功率密度和其他因素將迫使許多組織從空氣冷卻切換到液體冷卻。根據市場研究咨詢機構Stratistics公司（MRC）的數據，2016年全球數據中心液體冷卻市場為8.20億美元。該公司預測到2023年市場將增長到45.5億美元，在此期間的復合年增長率（CAGR）為27.7％。

液體冷卻提供了許多空氣冷卻和其他散熱系統無法獲得的好處。盡管有這些優點，但由于面臨若干挑戰，該技術尚未普及。然而，克服這些困難可能會帶來更高效、更強大的數據中心。

什么是液體冷卻？

液體冷卻以各種方式不同于其他冷卻解決方案。一種基于液體冷卻的系統通過需要冷卻的設備周圍的管道泵送液體。這種液體吸收IT設備產生的熱量并將其帶走。

冷卻泵送液體冷卻回路系統包括泵、流體管線、冷卻板和熱交換器或水槽。閥門和儲存罐可以控制液體的體積和流量。冷卻泵使流體在整個回路中流動，使其流過或接觸需要冷卻設備的冷卻板，這些冷卻板包含許多小通道或多孔介質，有助于移動液體和熱量。當液體流過冷卻板時，它會吸收熱量。然后，它使用熱交換器將熱量散發，將熱量從電子設備中移除。

有一些泵送液體系統采用振蕩液體冷卻，其使用機械致動器來產生液體的振蕩運動以及破壞液體壁邊界層。流體的振蕩將熱量從輸入移動到耗散區域。控制性能涉及改變機械致動器的幅度和頻率。這種方法可以提高吸熱效率。

另一種正在開發的液體冷卻技術是射流沖擊，其將液體射流引向需要冷卻的設備。該方法最適合具有高熱通量能力和非常規形狀設施的應用。

液體冷卻如何使數據中心受益？

液體冷卻具有許多優點，使其成為數據中心潛在的強大解決方案。也許其最大的吸引力在于所提供的靈活性和敏捷性。液體冷卻使數據中心操作人員可以在特定位置增加冷卻，而無需更改整個冷卻系統。此功能使他們能夠根據不斷變化的業務需求調整冷卻設置，并提供更精確的冷卻。

企業可以對具有高功率密度的單個機架使用液體冷卻。由于功率密度是一個日益嚴重的問題，這種方法可能是一個理想的解決方案。使用液體冷卻設備通常也更有效，冷卻水具有比空氣具有更高的導熱性，這意味著它可以更快地傳遞熱量。它還具有更大的比熱容，這意味著它可以在給定的溫度升高下吸收更多的熱量。

切換到液體冷卻可以降低數據中心設施的總體功耗，并提高其功率使用效率（PUE），這是數據中心能效的衡量標準。當然，降低功耗會降低能源成本，還會帶來環境效益，因為它減少了與發電相關的排放。一些先進的液體冷卻技術也可以很容易地將熱水回收用于水力渦輪機提供動力，提供中央供暖或執行其他服務，而不是將其作為廢物處理。

液體冷卻的另一個好處是它比空氣冷卻更安靜，使數據中心在可以定位的地方更具靈活性。

采用液體冷卻的挑戰是什么？

盡管液體冷卻是解決許多數據中心所面臨問題的潛在方法，但許多問題阻礙了其廣泛采用。

缺乏標準：一個挑戰是液體冷卻系統缺乏標準。其部分原因是該技術在數據中心中很少見。缺乏標準化使得液冷設備的安裝更加復雜。數據中心運營商不能簡單地連接它并開始使用，安裝標準空氣冷卻系統需要更多的工作。隨著技術要求變得更加突出，需要更多的標準化。

潛在泄漏：盡管每種技術都可能發生故障，但液體泄漏的可能性導致一些企業拒絕采用。根據液體的類型，這些泄漏可能會損壞昂貴的設備并造成安全隱患。腐蝕是泄漏的主要風險因素，也是冷卻技術公司正在努力解決的問題。他們還致力于提供解決方案，使管道在泄漏時能夠密封。企業可以通過封閉機架來解決這個問題，這樣如果發生泄漏，其損壞就只會發生在泄漏的機架中。

安全風險：泄漏可能帶來安全隱患，導致一些企業采取液體冷卻技術猶豫不決。如果液體冷卻出現泄漏，則會造成觸電危險。此外，漏水也可能能人員滑倒的危險。不過，使用介電液體的系統不存在觸電危險，因為這些液體不導電。

操作復雜性：采用液冷技術的另一個障礙是操作復雜性的潛在增加。數據中心運營商可能對引入新技術猶豫不決，特別是如果他們計劃將一些現有的空氣冷卻設備與其一起使用的話。他們可能希望避免使用具有各種組件的多個系統，因為這意味著更多的故障點。管理眾多系統類型還需要承擔其他責任。

投資成本：部署新的液冷技術可能涉及更高的投資成本，特別是與繼續運營現有設備相比。液體冷卻提高提冷卻效率，可以降低設備使用壽命期間的運營成本，但是其初始安裝和部署仍然需要大量投資。由于存在這些挑戰，液體冷卻的采用可能會受到限制，至少目前這些數據中心需要大量資金。一些企業可能會立即開始從提高效率中獲益，但許多企業數據中心機架仍然低于需要液體冷卻的功率密度。

有些數據中心設施可能長時間沒有這種需求。如果數據中心運營商沒有計劃處理來自人工智能或物聯網等先進技術的數據，他們可能不需要增加冷卻能力。隨著這些技術變得越來越普遍，這樣的數據中心將變得越來越少。然而，最好的冷卻解決方案的類型仍然取決于每個設施的需求和資源。

數據中心冷卻的未來

為了應對互聯網連接設備數量的快速增長，數據中心的運營和維護方式正在發生變化，需要處理更多數據，并使用更高的功率密度。它們的規模也在不斷增加，并且運營必須更加靈活。

為了實現這些目標，許多數據中心可能需要采用新技術，例如液體冷卻。這些系統非常適合應對當今數據中心面臨的挑戰，但是許多障礙阻礙了其廣泛采用。隨著技術的改進和液體冷卻技術變得越來越普遍，這些障礙將會逐漸消失。然而，現在開始研究這些解決方案的數據中心和冷卻技術廠商需要進行明智的投資，并使自己領先于競爭對手，因為液體冷卻可能在未來的數據中心中發揮不可或缺的作用。

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