海量的資料吞吐量和運算量為資料中心帶來了前所未有的能源和冷卻挑戰，這些都是人工智慧和大數據等新興技術。一方面，伺服器等IT設備的運算和儲存功耗極高，另一方面，資料中心用於冷卻IT設備的功耗也在快速增加。
根據賽迪顧問統計，2019年，中國資料中心約43%的能耗用於IT設備冷卻，與IT設備本身45%的能耗基本持平。降低散熱功耗控制資料中心的營運成本、降低能耗、打造環保資料中心勢在必行。
隨著單一機櫃功率密度的提高，傳統的風冷已經無法滿足散熱需求，液冷技術應運而生
什麼是液冷散熱？
液冷是指用液體取代空氣作為冷媒進行熱交換以加熱電子元件並帶走熱量的技術。
液冷散熱是如何分類的？
一般來說，業界將液冷分為直接冷卻和間接冷卻。目前直接冷卻主要透過浸沒式液冷技術實現，可分為相變和非相變兩種。間接冷卻主要透過冷板液冷技術實現。
浸沒式液體冷卻
將加熱元件直接浸入冷卻劑中，依靠液體的循環帶走伺服器等設備運作時產生的熱量。浸沒式液冷是典型的直接接觸式液冷。由於加熱元件與冷卻液直接接觸，散熱效率更高，噪音更低。
整個浸沒式液冷系統可分為室內側循環和室外側循環兩部分。
在室內側循環過程中，冷卻劑在密閉室內與加熱裝置熱交換，吸收加熱裝置的熱量，升溫沸騰，形成冷卻劑氣體。冷卻氣體在液冷熱交換模組（CDM）中與室外低溫水進行熱交換，經過冷凝和冷卻兩個過程成為低溫冷卻劑，然後重新進入密閉腔室形成低溫冷卻劑。相變浸入式液冷腔內循環的傳熱主要是透過冷卻劑的相變來實現的。
在室外循環中，低溫水在液冷熱交換模組中吸收氣態冷卻劑攜帶的大量熱量，變成高溫水，由循環水泵輸入室外冷卻水塔。在冷卻水塔內，高溫水與大氣進行熱交換，放出熱量，變成低溫水，由室外側進水泵輸送至CDM與氣態冷卻劑進行熱交換，完成室外循環。室外循環中的傳熱主要是透過水溫的升降來實現的。
浸沒式液冷可分為兩相液冷和單相液冷，散熱方式可採用乾式冷卻器和冷卻水塔。
兩相液冷
冷卻劑在循環散熱過程中發生相變。兩相液冷的傳熱效率較高，但控制相對複雜。在相變過程中，壓力會發生變化，對容器要求較高，且冷卻劑在使用過程中容易受到污染。
單相液冷
冷卻劑在循環散熱過程中始終保持液態，且不發生相變。因此，要求冷卻劑的沸點較高。這使得控製冷卻劑的蒸發和損失相對容易，並且與IT設備零件具有良好的兼容性。但與兩相液冷相比，其效率較低。依實際應用場景，可採用乾冷器或冷卻水塔進行散熱。
冷板液冷
將液冷式散熱器固定在伺服器的主要發熱元件上，利用流經散熱板的液體帶走熱量，達到散熱的目的。液冷散熱板解決了伺服器中發熱量高的部件的散熱，而其他散熱部件也依靠風冷。所以採用冷板液冷的伺服器也稱為氣液雙通道伺服器。冷板內液體不與被冷卻元件接觸，中間採用熱傳導板，安全性高。
噴霧液體冷卻
底盤頂部儲存液體並開有孔。根據加熱元件的位置和發熱情況，將冷卻液噴射到加熱元件上，以達到設備冷卻的目的。噴出的液體與被冷卻器件直接接觸，冷卻效率高；
但在噴塗過程中，液體遇到高溫物體會發生漂移和蒸發。霧滴和氣體會沿著機殼孔的縫隙散發到機殼外部，造成機房環境潔淨度下降或影響其他設備。
常見的冷卻液有哪些？
水
液體冷卻是最直接且最具成本效益的。水不是絕緣體，只能用於間接接觸液體冷卻。一旦發生洩漏，對伺服器等IT設備的損害將是極其致命的。
礦物油
礦物油也是一種經濟有效的冷卻劑。單相礦物油無毒、無味、不易揮發。黏度高，易在設備表面形成殘留物。雖然燃點較高，但在某些特定條件下仍有燃燒的可能性。
電子氟化液
最大的特色是保溫、不燃。液體冷卻技術是資料中心最安全的選擇。目前，它的應用最為廣泛。但價格很高。
導熱液
導熱液是一種無毒、絕緣、高沸點、無腐蝕性的特殊液體，透過將電子元件浸泡在液體中與空氣隔離。不僅避免了氧化反應，而且達到了清潔無塵的性能，大大延長了電子元件的使用壽命。
與傳統風冷相比，液冷的優點在於：
更高的散熱效率：液冷技術可以更有效地降低設備溫度，提高設備性能和壽命。液體比空氣具有更好的導熱性，因此液體冷卻可以快速帶走設備產生的熱量。
更低的噪音：與風扇產生的噪音相比，液冷產生的噪音更低，提供更安靜的工作環境。
更靈活的設計：液冷技術可以更靈活地設計，允許散熱器和液體管道安裝在不同的位置，從而更好地適應設備的設計要求。
更環保：液體冷卻可以節省能源並減少對環境的影響。與風扇產生的熱量相比，液體更容易回收。
液冷技術的缺點是成本高，需要更高的維護成本和更複雜的設計。然而，隨著電子設備性能的不斷提高，散熱問題日益突出，液冷技術將成為未來電子設備冷卻的主流方式之一。
液冷技術應用：
液冷技術可應用於各種需要散熱的電子設備，例如：
高效能運算：高效能電腦需要處理大量資料和複雜的運算任務，產生大量熱量。液冷技術可以更有效地降低電腦的溫度，提高電腦的效能和穩定性。
資料中心：資料中心需要處理大量資料和網路流量，並產生大量熱量。液冷技術可以更有效地降低伺服器的溫度，提高伺服器的效能和穩定性。
人工智慧：人工智慧需要處理大量數據和複雜的運算任務，並產生大量的熱量。液冷技術可以更有效地降低人工智慧設備的溫度，提高其效能和穩定性。
遊戲電腦：遊戲電腦需要處理大量的圖形和計算任務，並產生大量的熱量。液冷技術可以更有效地降低遊戲電腦的溫度，提高其效能和穩定性。
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