浸没式液冷技术会成为数据中心的未来吗？

数据中心已成为全球能源使用规模最大的用户之一，其能耗是同等规模办公楼的50倍。数据中心的运行会消耗电力并产生大量热量，因此需要能源密集型冷却方法进行冷却，而这就需要消耗更多电力。从这一点来说，我们无法单纯地衡量全球数据中心的总能耗，因为这一数字取决于来源。美国能源效率和可再生能源办公室估计，数据中心用电量约占全美总用电量的2%。劳伦斯伯克利国家实验室数据中心能效专家中心报告称，数据中心的耗电规模达到全球总用电量的1%。

为了应对这一问题，近年来业界浸没式液冷技术近年来引起了业界的广泛关注，特别是随着加密货币和高性能计算的出现。据估计，全球加密资产用电量为每年120-140千瓦时，这相当于一些国家（如阿根廷和澳大利亚）的年总用电量。随着气温上升，挖矿硬件设备和传统数据中心的效率会下降，甚至可能发生故障。

浸没式液冷系统分为单相浸没式液冷（1-PIC）和两相浸没式液冷（2-PIC）两种类型。在单相浸没式液冷中，电介质冷却液在冷却过程中始终保持液态。在两相浸没式液冷中，电介质冷却液会从液态转变为气态。

CRTKL负责人Jeff Gyzen表示：“浸没式液冷系统之所以如此高效，其基本原理在于液体的能量传导能力优于空气，大约是空气的22.4倍。”

尽管两种浸没式液冷技术均无需使用计算机房空气处理器（CRAH）和计算机房空调（CRAC），甚至是冷却器，但两相浸没式液冷技术的初始成本更高。然而，从总拥有成本（TCO）方面考虑，两相浸没式液冷技术的局部电能使用效率（pPUE）相对较低，因而更受青睐。电能使用效率是衡量数据中心能源效率的一项指标，表示数据中心总能耗与IT设备耗电量的比值。局部电能使用效率与数据中心各个组件的能效有关。两相浸没式液冷技术的年度局部电能使用效率可能达到1.02-1.05（取决于气候），而单相浸没式液冷技术可能达到1.03-1.07。与单相浸没式液冷技术相比，两相浸没式液冷技术还具有其它优势，比如其冷却密度更大（每个机架单元的功率更高），这意味着每个机架的容量更高（每个机架超过250千瓦），且无需使用冷却液分配单元（CDU）。

相较于单相浸没式液冷技术，两相浸没式液冷技术将服务器浸没到沸点较低的碳氟类化合物电介质冷却液中，冷却液始终与服务器主板直接接触。服务器运行产生的热量使冷却液沸腾，通过相变产生蒸汽（气态），这一过程被称为两相浸没式液冷。然后，利用密封机架室顶部的水冷式冷凝器盘管将气体冷凝成液体。最后，将冷凝后的液体回送到机架室底部的液体中，以重复这一过程。

在单相浸没式液冷技术中，服务器通常被浸没到沸点较高的碳氢类化合物电介质冷却液（矿物油）中。与两相浸没式液冷技术一样，冷却液始终与服务器主板直接接触，但却不发生沸腾现象。冷却液始终保持液态，并通过将冷却液泵送到IT设备用散热器及CDU中的热交换器的方式达到强制循环式冷却的目的，因此被称为单相浸没式液冷。

对于两种冷却系统而言，均可在不干扰和关闭同一冷却槽内其他设备的情况下拆修服务器。从冷却槽中取出服务器时，两相浸没式液冷系统所使用的流体会蒸发，并在系统内的盘管上凝结，从而减少流体损失。在两相浸没式液冷系统中，服务器在拆除之后可直接使用。通常情况下，两相浸没式液冷系统每年的液体损失不超过2%。单相浸没式液冷系统采用碳氢类化合物冷却液，在将拆卸下来的服务器再次投入使用之前，首先需在清洁站中清除服务器中多余的冷却液。

随着人们对计算能力的需求不断增长，浸没式液冷技术为数据中心提供了一种更实际、更可持续、更节能的冷却方法。