目前全球算力需求強勁,資料中心規模持續擴大。
由于資料中心包括大量高性能IT裝置和散熱制冷裝置,其能耗及碳排放水準較高,對碳中和目标的實作構成了一定挑戰。
為此全球多個國家對電源使用效率(PUE)提出了嚴格要求。
随着機關算力密度的不斷提升和PUE等級的持續提高,液冷技術能夠有效解決散熱不均勻、熱量過高等問題,在資料中心、儲能和晶片及散熱等領域有着廣泛的應用。
液冷技術降溫效果好、節能效果顯著,主要是通過液體和冷源直接接觸來實作降溫。
在液冷方案中,需要室外冷源來實作熱量的傳遞。在浸沒式液冷方案中,冷卻液需要在室内和室外進行循環以實作熱交換,這通常需要在室外建設冷卻塔。
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冷卻塔示意圖:
資料來源:行行查
冷卻塔行業概覽
液冷技術通過與發熱元器件如伺服器等的直接接觸,有效帶走其産生的熱量。
主要分為冷闆式、噴淋式和浸沒式三種類型。
目前冷闆式液冷通過固定在主要發熱器件上的冷闆,利用液體流經帶走熱量;噴淋式則通過冷卻液直接噴淋發熱體實作冷卻;浸沒式則是将發熱元器件完全浸沒在液體冷卻液中,依靠液體循環帶走熱量。
此外,液冷方案需要室外側冷源來完成熱量交換,其中一次側冷卻路由冷源和一側回路等構成。
而根據水資源充裕程度、室外氣溫等因素,一次側冷源有多種組合方案。
主要包括幹冷器、冷卻塔和制冷機組三種。
制冷機組采用的是空調式的蒸發-壓縮-冷凝循環原理,它利用制冷劑和壓縮機來制取冷量。從能耗角度來看,制冷機組能耗最高,其次是幹冷器,再次是冷卻塔。
幹冷器和冷卻塔屬于自然冷卻系統,而制冷機組則屬于機械制冷系統。
采用自然冷卻系統都存在一定的限制條件。冷卻塔由于需要大量的水資源,是以更适用于水源充足的地區;而幹冷器則更适合于溫度較低且水資源相對匮乏的區域。
在液冷資料中心中,冷卻塔作為循環水系統中的一種冷卻裝置,通過蒸發冷卻的方式将循環水冷卻,使其能夠循環利用。
冷卻塔利用水和空氣的接觸,通過蒸發作用來散去裝置或制冷空調中産生的廢熱。通過封閉循環系統,有效減少冷卻過程中水分的散失,使得冷卻效率更加穩定持久。
根據水和空氣的接觸方式,冷卻塔可分為直接冷卻塔(開式)和間接冷卻塔(閉式)。
開式冷卻塔是最廣泛應用的冷卻系統。通過水與空氣的直接接觸,由風機帶動冷卻塔内氣流流動,達到蒸發冷卻的目的。
閉式冷卻塔将管式換熱器置于塔内,通過空氣、噴淋水與循環水的熱交換實作降溫效果。閉式冷卻塔的設計能進一步提高熱交換效率。
不過在高熱高濕地區,由于機房環境溫度要求高,直接采用閉式冷塔和幹冷器可能無法滿足供冷要求。是以就需要用于輔助機械制冷裝置,通常采用的是冷水機組+冷卻塔的聯合供冷方式
此外,工業冷卻塔是工業溫控中的重要環節,用于工業冷卻水的冷卻。民用冷卻塔一般為水冷式中央空調的循環水冷卻裝置,資料中心主要使用此類民用冷卻塔。
随着行業的産品疊代趨勢,向高價值量的節能環保型冷水塔更新将帶來冷卻塔的存量改造需求。
冷卻塔市場競争格局和龍頭梳理
大陸冷卻塔市場雖然起步較慢,但随着目前人工智能算力高速發展,以及 環保節能理念的普市場規模正在快速增長。近四年的年複合增長率達到了7.6%,行業空間十分廣闊。
冷卻塔行業具有一定的技術、品牌和資質壁壘,且行業集中度較低。
從技術水準來看,國内大部分廠商與國外廠商相比仍存在一定的差距。
目前國内市場上的主要參與者包括海鷗股份、馬利冷卻(美國SPX集團的全資子公司)、比利時哈蒙以及中化工程滄州冷卻技術有限公司等。
海鷗股份成立于1993年11月,前身為常州冷卻塔有限公司,1997年更名為江蘇海鷗冷卻塔股份有限公司。海鷗股份自成立以來一直緻力于冷卻塔的研發設計制造等。
海鷗股份的主要産品包括工業及民用機力通風冷卻塔,具體有正常冷卻塔、開式環保節能型冷卻塔、閉式冷卻塔、空調冷卻塔等。公司是國家制造業的“單項冠軍示範企業”。
中化工程滄州冷卻技術有限公司隸屬于中國化學工程集團有限公司,主要從事工業冷卻塔和工業循環水技術的研究咨詢、工程設計、産品制造等環節,是國内少數具備工藝、土建、電氣三專業自主設計能力的冷卻塔公司之一。
結語
目前液冷技術的主要應用場景包括超算等資料中心工作站、5G基站、高功率的動力電池以及高功率儲能櫃等。
根據國際能源署的最新預測,到2026年全球資料中心、人工智能和加密貨币行業的電力消耗可能會翻倍,資料中心成為許多地區電力需求增長的重要驅動力,這一需求量将有望加速液冷的行業滲透率,并帶動冷卻塔等核心環節同步增長。#伺服器##資料中心##人工智能##算力##科技##财經##液冷##液冷伺服器##長文創作激勵計劃#
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