液冷包含冷板式、浸没式和喷淋式三类主流技术路线。
液冷利用了液体的高导热、高热容特性替代空气作为散热介 质，具有低能耗、高散热、低噪声、低TCO等优势。 一、数据中心向绿色可持续发展，液冷方案空间广阔 图表8：散热能力对比（2MW机房） • 低能耗：液冷散热技术传热路径短、换热效率高、制冷能效 高的特点促成液冷技术低能耗优势。 • 高散热：液体的载热能力、导热能力和强化对流换热系数均 远大于空气，相比风冷散热能力更强。 • 低噪声：液冷散热利用泵驱动冷却介质在系统内循环流动， 解决噪声污染问题。 • 低TCO：液冷数据中心PUE可降至1.2以下，每年可节省大量 电费，降低数据中心运行成本。以10MW数据中心为例，液冷 方案（PUE1.15）和冷冻水方案（PUE1.35），预计约2.2年 收回增加的基础设施初投资。
数据中心制冷能耗占比较高。全国数据中心耗电量约占全国用电量的2%-3%，传统风冷数据中心建成 后，电费占运维总成本的60%-70%。根据赛迪顾问统计数据显示，2019年中国数据中心主要设备能耗 占比中，制冷耗电占比（约为43%）位居第二，仅次于IT设备自身能耗占比（约为45%）。 采用液冷可以大幅降低数据中心能耗，提高PUE。以某液冷数据中心为例，液冷设备取代空调设备， 耗能占比仅为9%，数据中心PUE降低至1.2以下。
冷却系统能耗方面，液冷利用液体的高导热、高传热特性，在进一步缩短传热路径的同时充分利用自 然冷源，实现了PUE小于1.25的极佳节能效果。散热能力方面，不同数据中心冷却方式散热效果存在差异，单机柜功率在20kW以下的数据中心，采用 风冷即可满足散热要求，功率超过20kW则需要采用液冷技术。
液冷有助于服务器充分释放性能，提升安全性和可靠性。相较于传统风冷，液冷带来更好的冷却效果， 尤其是对关键电子部件，例如CPU、GPU和内存。当服务器满载运行时，CPU温度为50-65℃，比风冷降 低约25℃，完全释放CPU超频性能。
电子元器件使用故障中，有半数以上是由于温度过高引起的。 图表13：电子元器件故障原因统计 半导体元器件温度每升高10℃，反向漏电流将增加1倍。此外， 在高温的环境下，机件材料、导线绝缘保护层、防水密封胶更 容易老化，造成安全隐患。 • 液冷可以降低部件和元器件的运行温度，收窄部件和元器件随 负载的温度变化幅度，从而避免设备局部热点，使运行可靠性 大幅提升。
液冷包含冷板式、浸没式和喷淋式三类主流技术路线
液冷技术分为接触式及非接触式两种：1）接触式液冷是指将冷却液体与发热器件直接接触的一种液 冷实现方式，包括浸没式和喷淋式液冷等具体方案；2）非接触式液冷是指冷却液体与发热器件不直 接接触的一种液冷实现方式，包括冷板式等具体方案。
目前，冷板式液冷和浸没式液冷是行业共存的两条主流技术路线，考虑到技术成熟度、可靠性、技术 通用性、结构颠覆性等多方面，当前液冷数据中心仍以冷板式液冷占据主流地位。
冷板式液冷：当期技术成熟，是液冷主要应用形式
冷板式液冷是非接触式液冷，通过液冷板（通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体）将芯片等发热器 件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体，通过冷却液体将热量带走的一种散热形式。冷板式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧&二次侧液冷管路、冷却介质、液冷机柜组成；其中液冷 机柜内包含液冷板、设备内液冷管路、流体连接器、分液器等。
为了满足低发热器件散热，冷板式液冷一般增设 风冷散热单元。所以，冷板式液冷未能实现100% 液体冷却，因此存在机柜功耗低、液冷占比低时， 节能收益不显著问题；且液冷板设计需要考虑现 有设备的器件布局，结构设计和实现的难度较大， 标准化推进难度大。
浸没式液冷：可以分为单相浸没式液冷和两相浸没式液冷两类
浸没式液冷是以冷却液作为传热介质，将发热器件完全浸没在冷却液中，发热器件与冷却液直接接触 并进行热交换的制冷形式。按照热交换过程中冷却液是否存在相态变化，可分为单相浸没液冷和两相 浸没液冷两类。
浸没式液冷系统室外侧包含冷却塔、一次侧管网、一次侧冷却液；室内侧包含 CDU、浸没腔体、IT 设备、二次侧管网和二次侧冷却液。使用过程中 IT设备完全浸没在二次侧冷却液中，因此二次侧循 环冷却液需要采用不导电液体，如矿物油、硅油、氟化液等。
硅立方采用浸没式相变液冷，将服务器芯片、 主板在内的所有计算部件浸没于液态冷媒中， 实现高效散热。硅立方单机柜功率达160kW， 是传统风冷数据中心的4-5倍，PUE低至1.04。
喷淋式液冷：面向芯片级器件的精准喷淋散热方式
喷淋式液冷属于直接接触式液冷，是面向芯片级器件精准喷淋，通过重力或系统压力直接将冷却液喷 洒至发热器件或与之连接的导热元件上的液冷形式。喷淋式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧&二 次侧液冷管路、冷却介质和喷淋式液冷机柜组成；其中喷淋式液冷机柜通常包含管路系统、布液系统、 喷淋模块、回液系统等。
喷淋式液冷系统中，冷却液通过布液装置直接喷淋在IT设备中的发热器件或与之相连的导热材料上完 成冷却，吸收后的冷却液通过回液箱进行收集，并通过泵输送至CDU进行下一个制冷循环。
喷淋式液冷一般不需要对数据中心 的基础设施进行大幅度改动。与浸 没式液冷相比，喷淋式液冷同样实 现了100%液冷，但节能效果差于浸 没式液冷，且存在与浸没式液冷相 同的局限性问题。
液冷产业链包括上游的产品零部件提供商、中游的液冷服务器和基础设施提供商及下游的数据中心运 营商和使用人。
产业链上游：主要为产品零部件及液冷设备，包括快速接头、CDU、电磁阀、浸没液冷Tank、 manifold、冷却液等组件或产品供应商。部分代表厂商有英维克、3M、云酷、竞鼎、诺亚、广东 合一、绿色云图等。
产业链中游：主要为液冷服务器、芯片厂商以及液冷集成设施、模块与机柜等，部分代表厂商有 华为、中兴、浪潮、曙光、新华三、联想、超聚变、英特尔等。
产业链下游：主要包括三家电信运营商，百度、阿里巴巴、腾讯、京东等互联网企业以及信息化 行业应用客户，主要在电信信息、互联网、政府、金融、交通和能源等信息化应用。目前， 阿 里巴巴以单相浸没式液冷为主要发展方向，其他用户以冷板式液冷试点应用居多。
冷板式液冷：核心设备包括液冷换热单元（CDU）、分集液器（manifold）、液冷模组、冷板、快接 头、漏液检测线、快接头等。
国内，英维克推出Coolinside全链条液冷解决方案；曙光数创拥有液冷服务器和数据中心基础设施产 品；申菱环境推出“天枢”液冷温控系统；科华数据、飞荣达、高澜股份等也拥有冷板式液冷技术。
