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Data Center Cooling Trends: How AI Workloads Are Redefining Thermal Management – 中文

Data Center Cooling Trends

您可能已经注意到,过去两年间关于数据中心制冷趋势的讨论发生了巨大变化。原因很简单:人工智能正将机架功率密度推向传统制冷架构从未设计承受的水平。如果您负责管理或规划数据中心基础设施,那么了解这些数据中心制冷趋势已不再是可选项——而是让您的运营保持稳定、高效并符合规范的关键。

据 Fortune Business Insights 统计,全球数据中心制冷市场在 2025 年达到 1878 亿美元,预计到 2034 年将攀升至 5418 亿美元,年复合增长率(CAGR)达 12.6%。在这组亮眼数字背后,是一场由单一主导力量驱动的结构性变革:AI 计算密度。

推动数据中心制冷趋势的热量危机

要理解为何数据中心制冷趋势变化如此之快,您需要先看看单个机架内部正在发生什么。据 TrendForce 数据,以 NVIDIA 的 GB200 NVL72 系统为例,其单机架热设计功耗(TDP)高达 130 至 140 千瓦。做个对比:传统企业服务器机架的功耗通常为 5 至 10 千瓦。也就是说,在同样的物理占地面积内,热密度提升了 10 至 20 倍。

这并非未来场景——它正在当下发生。云服务提供商正于 2025 年和 2026 年部署这些高密度机架。Uptime Institute 的 2024 年制冷调查发现,已有超过五分之一的 数据中心采用直接液体冷却,另有 61% 表示正在考虑采用。这些数据中心制冷趋势反映出一个正在积极告别传统方案的市场。

据美国能源部统计,制冷系统目前约占数据中心总能耗的 30% 至 40%。如果您仍依赖传统风冷,将面临不断攀升的电费,以及可能导致服务器降频或宕机的热热点问题。当前数据中心制冷趋势背后的紧迫感,正源于这场热量危机。

为什么传统风冷在现代数据中心力不从心

如果您的设施仍依赖机房空调(CRAC)机组和架空地板送风,您并非个例。据 IMARC Group 数据,房间级制冷在 2025 年仍占据 44.7% 的市场份额。然而,这种方案存在一个根本性局限:与液体相比,空气的导热性较差。

当机架密度超过 20 至 30 千瓦时,传统风冷便难以高效散热。您最终会过度配置风量、让风扇满速运转,却仍出现热点。据 GEP Research 数据,数据中心的平均电能使用效率(PUE)已从 2020 年的 1.58 改善到 2025 年的 1.28,但单靠空气要填补通往理想值 1.0 的剩余差距,正变得越来越困难。

这正是最新数据中心制冷趋势发挥作用的地方。行业正转向既能应对高密度负载又能减少能源浪费的解决方案。如果您正在规划新设施或改造现有设施,务必在热负荷超出制冷容量之前评估替代方案。

数据中心制冷趋势中的液冷革命

液冷是当前数据中心制冷趋势中最重大的转变。TrendForce 报告显示,AI 数据中心中的液冷渗透率已从 2024 年的 14% 激增至 2025 年的约 33%。到 2026 年,液体有望超越传统风冷,成为新建超大规模项目的首选架构。

您有两条主要的液冷路径需要考虑。第一条是直接芯片级液冷,冷却液流经直接贴合处理器和 GPU 的冷板进行循环。这种方式可应对单机架 40 千瓦及以上的功率。第二条是浸没式冷却,整台服务器浸入介电液体中。研究显示,与风冷相比,浸没式冷却可将总制冷能耗降低高达 50%。

数据中心制冷趋势

据 Fortune Business Insights 报道,Google 在其数据中心部署了针对 AI 优化的液冷系统,并报告整体制冷能耗降低超过 30%。如果您正受困于不稳定的热环境或不断攀升的 PUE,那么在追踪数据中心制冷趋势时,评估基于液体的解决方案应成为优先事项。

AI 驱动的智能制冷:下一个前沿

除了向液冷的硬件转型,数据中心制冷趋势同样正被人工智能本身所塑造。AI 驱动的制冷优化系统利用机器学习算法,实时分析温度传感器、IT 负载数据与环境条件,然后动态调整制冷参数。

据中国信息通信研究院(CAICT)的数据,采用动态 AI 制冷优化的数据中心将其制冷系统能耗降低了 20% 至 35%,PUE 值达到 1.15 至 1.25 之间。以华为的 iCooling@AI 解决方案为例,其已在生产环境中证明每年可降低 PUE 8% 至 15%。

这对您意味着什么?即使您无法立刻全面转向液冷,也可以在现有基础设施上实施基于 AI 的制冷优化。该方法利用预测算法提前预判热负载,而不是在热负载发生后才作出反应。这是当前最实用的数据中心制冷趋势之一,因为它同时适用于风冷和混合制冷配置。

自然冷却与提高温度标准

另一个您可能忽略的重要数据中心制冷趋势,是运行温度范围的逐步放宽。从历史上看,数据中心将服务器机房温度保持在华氏 70 度(摄氏 21 度)或以下。如今,运营商正按照 ASHRAE 扩展的可允许范围,将温度推得更高。

只需将目标温度提高几度,您就能显著延长自然冷却——即直接利用外部空气或水、无需机械制冷的冷却方式——的可行时长。这是一种低成本策略,与其他先进制冷方法搭配效果尤佳。

温度标准的转变在气候较凉爽的地区尤为宝贵,在这些地方自然冷却可覆盖全年大部分制冷时长。即使在较温暖的地区,将提高的温度设定点与蒸发式或绝热式预冷相结合,也能将机械制冷负荷降低 30% 至 40%,据行业报告显示。

区域数据中心制冷趋势:亚太地区领跑

如果您按地域追踪数据中心制冷趋势,亚太地区值得您密切关注。据 IMARC Group 数据,该地区在 2025 年占全球数据中心制冷收入的 38.6%,并以约 14.3% 的年复合增长率增长——居全球各区域之首。

中国是亚太地区的主导力量,这得益于严格的数据主权法规、「数字中国」倡议以及国内 AI 基础设施的迅猛扩张。据 GEP Research 数据,本土制冷技术供应商的国内市场占有率已从 2020 年的 41% 升至 2025 年的 67%。印度及东南亚国家也正在加速超大规模部署。

在欧洲,改造市场正在快速增长。严格的欧盟能效法规和碳中和目标推动制冷系统改造率从 2024 年的 18% 升至 2025 年的 29%,催生出 563 亿美元的市场。北美仍是按价值计算最大的单一市场,2025 年达 728 亿美元,主要由 AWS、Microsoft 和 Google 的超大规模扩张所驱动。

为未来的数据中心制冷趋势做好准备

展望未来,数据中心制冷趋势指向一个多技术并存的未来。据 TrendForce 数据,L2A(液到气)冷却作为过渡方案将主导至 2027 年,而 L2L(液到液)架构预计将随着下一代数据中心上线,从 2027 年起加速发展。

据 TrendForce 对 50 GW 新增 AI 数据中心需求的分析,全球液冷市场预计在 2025 年至 2028 年间价值约 744 亿美元。这对您而言既是挑战,也是机遇。

如果您正在为未来三到五年规划数据中心容量,现在就应着手为基于液体的系统准备电力分配、管道基础设施和楼板承重。设施建成后再进行改造,其成本远高于从一开始就按液冷设计。高密度计算的风冷时代正在落幕。

您当前应立即采取的下一步,是对现有基础设施进行热审计,找出您的制冷缺口所在。在此基础上,评估直接芯片级液冷、浸没式冷却或 AI 驱动的优化改造,哪条路径更适合您的具体工作负载画像。本文所述的数据中心制冷趋势并非预测——它们已经在发生。问题在于,您是否已经准备好迎接它们。

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