海量的数据吞吐和计算，对以人工智能、大数据等新兴技术为代表的数据中心提出了前所未有的能源和制冷挑战。一方面，服务器等IT设备的计算和存储功耗极高，另一方面，数据中心用于冷却IT设备的功耗也在快速增加。
据赛迪顾问统计，2019年中国数据中心能耗中约有43%用于IT设备散热，与IT设备本身45%的能耗基本持平。降低散热功耗对于控制数据中心运营成本、降低能耗、打造绿色数据中心至关重要。
随着单个机柜功率密度的提高，传统的风冷已经不能满足散热需求，液冷技术应运而生
什么是液冷散热？
液冷是指利用液体代替空气作为制冷剂，进行热交换加热电子元器件并带走热量的技术。
液冷散热是如何分类的？
一般来说，业界将液冷分为直接冷却和间接冷却，目前直接冷却主要通过浸没式液冷技术实现，又可分为相变和非相变两种；间接冷却主要通过冷板液冷技术实现。
浸没式液体冷却
将发热元件直接浸入冷却液中，依靠液体的循环带走服务器等设备运行产生的热量。浸入式液冷是典型的直接接触式液冷，由于发热元件与冷却液直接接触，散热效率更高，噪音更低。
整个浸没式液冷系统可分为室内侧循环和室外侧循环两部分。
室内侧循环过程中，冷却剂与密闭腔体内的加热装置进行热交换，吸收加热装置的热量，升温沸腾形成冷却剂气体，冷却剂气体在液冷换热模块（CDM）内与室外的低温水进行热交换，经过冷凝、冷却两个过程，变成低温冷却剂，再进入密闭腔体，形成循环。相变浸没式液冷腔体内循环的传热主要通过冷却剂的相变来实现。
在室外循环中，低温水在液冷换热模块中吸收大量气态冷却剂携带的热量变成高温水，由循环水泵输入室外冷却塔，在冷却塔中高温水与大气进行热交换，放出热量变成低温水，由室外侧进水泵输送至冷却塔模块与气态冷却剂进行热交换，完成室外循环。室外循环中的传热主要通过水温的升降来实现。
浸没式液冷可分为双相液冷和单相液冷，散热方式可采用干式冷却器、冷却塔。
双相液体冷却
冷却剂在循环散热过程中会发生相变，双相液冷传热效率较高，但控制相对复杂，相变过程中压力会发生变化，对容器要求较高，且冷却剂在使用过程中容易发生污染。
单相液体冷却
冷却剂在循环散热过程中始终保持液态，不发生相变，因此要求冷却剂的沸点较高，这样相对容易控制冷却剂的蒸发损失，与IT设备部件的兼容性也较好，但相较于两相液冷，其效率较低，根据实际应用场景，可采用干式冷却器或冷却塔进行散热。
冷板液冷
将液冷散热板固定在服务器主要发热设备上，利用流经散热板的液体带走热量，达到散热的目的。液冷散热板解决了服务器中发热量大的部件散热问题，而其他散热部件还得依靠风冷。所以采用冷板液冷的服务器又称为气液双通道服务器。冷板中的液体不与被冷却设备接触，中间采用导热板，安全性高。
喷雾液冷
机箱顶部储液并开孔，根据发热元件所在位置及发热情况，将冷却液喷射到发热元件上，达到设备降温的目的，喷射的液体与被冷却设备直接接触，冷却效率高；
但喷涂过程中，液体遇到高温物体会发生漂移、蒸发，雾滴及气体会沿着机箱孔的缝隙散发到机箱外部，造成机房环境洁净度下降或影响其他设备。
常见的冷却剂有哪些？
水
液冷是最直接、最经济的方式，水不是绝缘体，只能采用间接接触液冷，一旦发生泄漏，对服务器等IT设备的损害将极其致命。
矿物油
矿物油也是一种性价比高的冷却液。单相矿物油无毒、无味、不易挥发。粘度大，容易在设备表面形成残留物。虽然燃点较高，但在某些特定条件下仍有燃烧的可能。
电子氟化液
最大特点是绝缘、不燃。液冷技术是数据中心最安全的选择，目前应用最为广泛。但价格较高。
导热流体
导热液是一种无毒、绝缘、高沸点、无腐蚀性的特种液体，将电子元器件浸泡在液体中，使电子元器件与空气隔绝，不但避免了发生氧化反应，还达到了洁净无尘的效果，大大延长了电子元器件的使用寿命。
与传统风冷相比，液冷的优势在于：
更高的散热效率：液冷技术可以更有效的降低设备温度，提高设备性能及寿命。液体的导热性比空气好，所以液冷可以快速带走设备产生的热量。
降低噪音：与风扇产生的噪音相比，液冷产生的噪音更低，可提供更安静的工作环境。
更灵活的设计：液冷技术的设计更加灵活，允许散热器和液体管路安装在不同的位置，从而更好地适应设备的设计要求。
更加环保：液冷可以节省能源并减少对环境的影响。与风扇产生的热量相比，液体更容易回收。
液冷技术的缺点是成本较高，需要较高的维护成本和较复杂的设计。但随着电子设备性能的不断提高，散热问题日益突出，液冷技术将成为未来电子设备冷却的主流方式之一。
液冷技术的应用：
液冷技术可以应用于各种需要散热的电子设备，例如：
高性能计算：高性能计算机需要处理大量数据和复杂的计算任务，产生大量热量。液冷技术可以更有效降低计算机温度，提高计算机性能和稳定性。
数据中心：数据中心需要处理大量的数据和网络流量，产生大量的热量，液冷技术可以更有效的降低服务器的温度，提高服务器的性能和稳定性。
人工智能：人工智能需要处理大量数据和复杂的计算任务，产生大量热量。液冷技术可以更有效降低人工智能设备的温度，提高其性能和稳定性。
游戏电脑：游戏电脑需要处理大量的图形和计算任务，产生大量的热量。液冷技术可以更有效的降低游戏电脑的温度，提高游戏电脑的性能和稳定性。
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