亚太区智算中心：液冷应用现状与技术演进白皮书

智算产业发展与液冷技术应用的机遇与挑战

• GPU芯片发展带来的挑战：GPU芯片算力快速提升，但散热功率（TDP）也随之攀升，对数据中心散热技术提出颠覆式挑战。
• 规模部署带来的挑战：智算大规模部署导致机柜功率密度高，对机柜散热提出新挑战。
• 智算中心用电及能效挑战：智算中心电力需求激增，AI大模型训练需要巨大算力，导致电力消耗巨大，PUE和WUE成为制约因素。
• 液冷技术应用的机遇：智算发展推动液冷技术应用，液冷可有效降低PUE和WUE。
• 液冷技术应用的挑战：液冷技术成熟度、芯片兼容性、基础设施兼容性、运维难度、改造问题等。

亚太地区智算中心的发展

• 亚太地区数据中心产业现状：2024年上半年，亚太地区数据中心市场运营容量接近12GW，新增供应量约1.3GW，增长迅速。
• 重点地区分析：日本环东京经济圈、新加坡、马来西亚、印度等市场成熟，马来西亚增长最快。
• 气候挑战：东南亚地区终年高温高湿，散热挑战大，需要提高机房温度设定点、利用自然冷却、采用先进节能技术等。
• 液冷应用现状与发展趋势：亚太地区液冷数据中心规模增长迅速，中国智算中心建设规划系统，临港算力中心为优秀案例。

液冷主流技术路线及架构分析

• 液冷通用架构：由热捕获、热交换（CDU）和冷源三部分组成。
• 热捕获：包括冷板式、浸没式、喷淋式三种方式，各有优缺点和适用场景。
• 热交换（CDU）：实现一/二次侧流体热交换及隔离、冷却液温度控制、冷却液监测和处理，有不同换热方式和安装形式。
• 冷源：包括自然冷却系统（开式冷却塔、闭式冷却塔、干冷器、泵驱两相系统等）、机械冷却系统（带自然冷）、原有精密空调系统。
• 液冷架构分类：根据热捕获和冷源组合，可形成8种液冷架构，各有适用场景。

风液混合制冷架构的特点分析

• 风液融合是智算中心液冷应用的必由之路：冷板式液冷需风冷补充，形成风液融合。
• 常见的风液融合架构：包括风液同源架构（冷却塔+动态双冷源、冷水主机+冷冻水末端、磁悬浮相变系统+热管末端）和风液独立架构。
• 不同风液融合架构下WUE、PUE、TCO对比分析：风液同源架构更适用于弹性部署，风液独立架构更适用于业务明确场景。
• 架构选择建议：根据项目具体情况选择最佳架构，需考虑业务类型、空间、成本等因素。

典型智算中心液冷应用场景的选择分析

• 大型智算中心的液冷架构：液冷方式为最佳选择，冷板式液冷为优选方案，需根据业务类型选择风液同源或独立架构。
• 中小型智算中心的液冷架构：冷板式和浸没式液冷均可，推荐一体化机柜方案实现快速部署。

液冷系统的预制化

• 数据中心产品预制化发展的趋势与价值：液冷系统预制化可提升效率、降低成本。
• 冷源预制化方案：包括预制化集成冷站（集装箱式、方舱式）和一体化冷源。
• 一体化液冷机柜及液冷微模块：高度集成，实现快速部署。
• 冷板式液冷集装箱：集成了液冷制冷系统和辅助风冷系统，可满足严苛的户外环境运行条件。

传统风冷数据中心的液冷改造

• 冷冻水系统的液冷改造：可利旧原有冷源或新建专用冷源。
• 直膨式空调系统：可分为L2A和L2L两种类型，分别制定改造方案。

典型智算中心液冷系统运行挑战

• 冷板系统可靠性验证：包括厂验、安装查验、系统设备功能测试、系统联调及故障模拟四个阶段。
• 冷板液冷服务器适配性验证：需关注冷却液兼容性、散热能力匹配性、快速接头匹配性等。
• 冷板液冷系统运维界面划分：根据交付模式确定运维界面，IT侧和机房侧需联动保障系统运行。
• 冷板液冷系统的运行与维护：重点关注设备不间断运行、冷却工质品控、二次侧循环管路补液、单机柜级漏液处理。

智算中心新技术展望

• 数据中心制冷技术的演进分析：随着机柜功率密度提升，制冷技术不断靠近服务器，两相液冷和混合液冷成为趋势。
• 未来热门的液冷技术应用前瞻：包括两相冷板式液冷（被动式和泵驱式）、混合液冷（单相浸没+两相冷板和单相浸没+单相冷板）、模块化CDU、负压CDU等。