今天，分享一篇烽火通信数据中心节能方案及趋势浅谈，希望以下烽火通信数据中心节能方案及趋势浅谈的内容对您有用。
随着碳达峰、碳中和目标的推进，国家在数据中心领域也出台了一系列政策，对数据中心PUE提出了明确的要求，以期实现节能减排的目的。
根据今年最新政策显示，国家层面8大计算枢纽节点中，明确了西部枢纽节点PUE在1.2以下，东部枢纽节点PUE在1.25以下。同时，各省市发改委也发布了各领域的碳达峰实施方案，规定了数据中心PUE的具体要求，对于新建的中大型数据中心，普遍要求1.3以下。随着国标GB40879《数据中心能效限定值及能效等级》的实施，在未来，数据中心的节能性将逐步成为强制要求。地方层面，上海、深圳也密集出台相应的政策，除新建数据中心以外，存量运营的数据中心也需要进行改造升级，以满足最新的节能政策要求。
如下图的PUE拆解图所示，可以看到温控设备在整个数据中心PUE中的占比较高。目前电源效率的提升空间已非常有限，那么制冷系统的能效提升，对降低数据中心PUE将起到决定性的作用，采用高效科学的温控设备和热管理技术，可助力数据中心在当前标准下，直接跻身一级能效的水平。
如考虑将PUE的值分解成各个因子，可以看到，如果要将数据中心PUE从1.8降低至1.2，温控设备的优化潜力最高。在PUE≤1.2的严苛标准下，对数据中心能源设备的效率是极大的挑战，数据中心的温控设备，需要不断的升级，来实现未来超低PUE的需求和挑战。
数据中心温控发展
经过近几年的快速发展，数据中心温控设备，呈现出多样化的发展趋势，并且不断创新升级，用以实现自身更高能效运行，以及数据中心整体更低PUE要求。目前的数据中心温控方式，由最早的传统房级风冷空调，逐步演进为微模块+列间空调、冷冻水+末端背板等高效散热的方式。
微模块 + 列间空调
该类温控系统，通过微模块的方式，实现冷热风隔离，有效避免房级空调的混风，保证空调吹出的冷风，全部用于服务器散热，从而避免冷源浪费。同时，列间空调一般采用搭配微模块的方式，可以做到更高回风温度和更高送风温度，可以进一步提升制冷系统的能效水平。
近期，行业中针对机房空调高蒸发温度的特点，推出了超低压比压缩机进行适配。在保证回油可靠性的前提下，低压比压缩机可以支持更宽范围工况。相同制冷量需求的情况下，功耗更低，能效更高。随着该类压缩机的应用，风冷列间空调，满负荷时的高配能效水平，将由4.0向5.0迈进。
一般情况，在北方地区，采用该类温控系统的数据中心，PUE值大概在1.4~1.5之间，在南方地区，PUE值大概在1.5~1.6之间。
风冷列间空调2.2冷冻水+末端背板温控系统
该类温控系统的核心在于，使用能效水平较高的水机作为制冷源。通过冷却塔+冷冻水机+空调末端的组合方式，实现高效制冷。水机机组在满负荷运行时，能效可达到7.0左右；在部分负荷运行时，能效可达到更高。相比传统风冷空调，采用冷冻水机组的数据中心温控系统，效率比传统风冷空调高出60%以上。
考虑到数据中心室内温度偏高的特点，适当提高冷冻水的进出水温度，可进一步提升温控系统的能效。
一般情况，在北方地区，水冷系统的PUE值大概在1.2~1.3之间；在南方地区，水冷系统的PUE值大概在1.3~1.4之间。
2.3 烽火通信温控产品简介
针对不同数据中心的PUE需求，以及不同散热方式的需求，烽火可为用户提供多样化的温控解决方案。烽火温控产品，涵盖房级空调、列间空调、末端热管空调、末端冷冻水空调等等。同时具备工程化一体交付的能力，为客户提供全方位温控解决方案。
烽火通信始终致力于温控产品能效和可靠性的稳步升级，结合机房环境高温的特点，尝试探索更低压比运行的空调系统，实现产品能效的持续提升。目前，烽火通信风冷列间空调EER可达4.0及以上。
新型末端空调，属于更高效的面向对象式的温控产品。目前烽火已涵盖末端空调的全部系列，可全面满足客户的不同场景需求。同时，烽火不断致力于产品细节的优化，通过改进换热器、改善风扇叶型、优化流道等方法，实现末端空调产品关键性能的不断提升。目前背板空调系列的能效比，超出主流水平10%以上，处于行业领先水平。
极致PUE探索—液冷温控技术
3.1液冷技术发展
从制冷原理角度来看，传统空调的主动制冷，属于逆卡诺循环。从自身循环角度，这种制冷方式，是将热量从低温向高温搬运，势必会经过大量功率消耗，也就限制了其能效的进一步提升。
相比传统制冷，液冷优势则非常明显。液冷循环属于正卡诺循环，这种散热方式，是将热量从高温向低温正向传输，仅需要提供循环动力即可。所以，采用液冷温控技术，将使得温控系统的能效大幅升高；进而，温控系统在数据中心中的能耗大幅度降低，从而实现数据中心PUE的跨越式提升。
3.2液冷类型
3.2.1冷板式液冷
板式液冷是目前液冷散热中，发展较为成熟、可靠性较高的液冷散热方式。它是一种间接接触式的散热，通过在CPU/GPU表面附着一块冷板，芯片将热量传递给冷板，再由冷板内的液体将热量带走。
该种散热方式的优点，在于冷却液不与IT设备直接接触，可靠性高，且目前支持的最高热流密度，已达到150W/cm2以上，远远超过浸没式液冷。同时，其缺点主要是较难实现100%液冷，目前的IT设备，75~85%的热量可由液冷带走，剩余25~15%的热量，仍需风冷带走。
由于风冷散热效率相对较低，所以采用板式液冷散热系统时，其整体能效会低于浸没式液冷。
鉴于目前板式液冷的热流密度已可以做到很高，未来板式液冷的发展方向，主要是提高IT设备的风液比，通过改进IT硬件架构，实现90%以上的液冷占比。一般在我国广东地区，采用板式液冷的数据中心，全年PUE可达1.15左右。
3.2.2 浸没式液冷
浸没式液冷，也是目前液冷散热领域的一种重要类型。其核心特点在于冷却液直接和IT设备接触。目前主流的冷却液，有油冷、氟化液等。浸没式液冷的主要优点是，IT设备直接浸泡在冷却液中，100%热量全部由液冷带走。同样，其缺点也非常明显，支持的热流密度较低，目前主流水平在100W/cm2以下。同时，氟化液价格昂贵，长期使用时，对一些器件模块的稳定性，仍存在一些影响。所以，目前市场上的主流液冷散热方式，仍以板式液冷居多。一般在我国广东地区，采用浸没式液冷的数据中心，全年PUE可达1.1左右。
3.3液冷经济性分析
液冷的散热效率，远超传统风冷散热。所以采用液冷系统的数据中心，温控部分的耗电，远低于传统风冷散热。但是由于液冷温控系统相比风冷温控系统更复杂，故初期投入成本高于传统的风冷散热系统。以1400KW小型数据中心为例：
对比冷冻水方案与板式液冷方案发现，暖通部分的初期投资，液冷方案高于冷冻水方案；但全年运行电费，板式液冷方案远低于冷冻水方案。故考虑综合的投入回报，约2.5年即可收回初期的投资差距。
注:电费以1元/kW*h计算
年耗电费用=IT设备总负荷*PUE*24*365*1
同时，随着数据中心规模越大，液冷方案的优势则会更加明显。有数据显示，当单柜功率超过15KW时，板式液冷的单柜TCO优势将超过传统风冷。
3.4 烽火液冷解决方案
烽火具备成熟的板式液冷温控系统，可为用户提供全面的液冷解决方案。液冷温控产品，涵盖液冷CDU、液冷机柜、环形管网、干冷器等关键设备。提供工程落地服务，以及全面的动环监测系统。
烽火通信液冷产品中，液冷CDU制冷量涵盖100~800KW，设备能效比(换热量/功率)达到100以上；液冷机柜支持功率达到36KW及以上，并支持用户客制化；液冷环形管网全部采用不锈钢材质，工厂预制，并经过精细抛光、酸洗等严苛工艺过程，保证管路超高洁净度。
烽火通信在板式液冷领域，持续致力于超低电导率冷却液的开发应用，实现快速检测漏液，不损害IT设备，为用户提供绝对安全可靠的应用环境。
总结
随着国家双碳目标推进，以及数据中心领域PUE要求的逐步提升，数据中心温控系统的升级势在必行。虽然目前数据中心温控产品呈现贴合区域特征的多样化发展趋势，但在未来，主流PUE要进入1.1~1.2区间变为强制要求时，液冷温控系统，将会成为必然的散热选择。
烽火通信将液冷作为一项重要的节能温控技术，在后续的产品研发中会持续发展升级。烽火从板式液冷入手，逐步发展浸没液冷、冷媒相变液冷、喷射液冷等多样化液冷温控模式。实现不同热流密度、不同应用场景的全范围覆盖。
同时，在数据中心节能要求不断升级的大背景下，烽火通信将基于在温控领域多年的技术积累，锚定节能降碳的长远目标，持续探索应用于数据中心领域的新型温控技术，为未来实现碳达峰、碳中和，贡献一份力量。
