2024年中國數據中心溫控產品行業發展現狀分析及未來市場技術發展趨勢研究-中金企信發布
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報告發布方:中金企信國際咨詢《2024-2030年中國數據中心溫控產品行業市場概況分析及發展前景預測-中金企信發布》
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數據中心溫控產品發展現狀及技術趨勢:在“碳中和”背景下,數據中心的能耗問題逐漸被社會關注,全國各地政策鼓勵低能耗的數據中心建設。由于數據中心的能耗主要受到溫控系統能耗的影響,因此溫控設備的節能性開始對溫控設備所使用的制冷邏輯提出了新的要求。在數據中心節能方面,根據統計數據,2019年散熱能耗在數據中心能耗中約占43%,僅次于IT設備本身工作的能耗,由于IT設備技術升級降低能耗的難度較大,在節能方面,溫控設備是現階段數據中心節能潛力最大一環;在器件性能提升方面,數據中心設備體積龐大,能產生大量熱能,如果不及時散熱,將會影響相應設備的運行,直接影響設備性能、壽命、可靠性等。
隨著5G、云計算、AI的快速發展,算力的增強,數據中心IT設備的功率密度也越來越大,主機房從早期的300W/m2到現在的1500--3000W/m2,單機柜功率密度從3kW發展到現在的30kW,甚至更高,這給數據中心制冷帶來了更大的挑戰。近幾年在各方的共同努力下,數據中心制冷技術得到了全新的發展,PUE從2.0降至1.2,甚至更低。早期運營商、金融、互聯網等機房規模較小,以風冷直膨式精密空調為主,先冷環境,再冷設備,氣流組織較差,各自控制互相干擾,整體能效非常低,PUE在1.8-2.5之間。
在2012-2018年之間,運營商、互聯網、金融、第三方運營公司開建大型及超大型數據中心,冷源采用集中式水冷冷水空調系統為主,通過冷卻塔、板換進行自然冷卻運行;缺水地區采用集中式風冷冷水空調系統,配套自然冷卻功能;結合多種末端使用,如房間級空調、列間空調、冷板空調、背板空調等,整體能效得到較大提升,PUE在1.25-1.5之間。隨著國家和地方密集出臺相關政策,2019年以來,新建大型、超大型數據中心PUE要求先從1.4到1.3再到1.25、1.2,示范型綠色數據中心PUE要求1.15,進一步加強了制冷技術的發展,氟泵、液冷、間接蒸發等新型制冷技術出現,帶動新型制冷系統效率不斷提升。
隨著制冷新型技術不斷涌現,數據中心行業也在與時俱進,各大企業制冷技術也在更新迭代,比如氟泵變頻技術、熱管多聯技術、間接蒸發冷卻機組(AHU一體化機組)以及液冷技術(市場上冷板式、浸沒式為主)等,通過新技術應用,數據中心PUE降至1.2以下。其中,液冷技術近兩年行業推廣和宣傳力度非常之大,因其全年無需壓縮機制冷,適用于全國各地區,整體PUE將逼近1.15甚至更低。
2、數據中心溫控產品市場現狀:數據中心溫控產品底層技術主要分為風冷、液冷兩種。風冷是以空氣為冷卻介質,利用對流換熱降低溫度的一種冷卻方式,主要分為自然風冷和利用風機的強制風冷兩大類;液冷是以液體為介質進行熱交換,主要特點為散熱速度和效率更高,但結構更復雜、成本更高,同時需考慮冷卻介質泄露的風險,目前主要應用的液冷技術為冷板式和浸沒式。在當前數據中心溫控產品領域中,運用風冷的主要溫控節能設備為精密空調,其可以將相關主設備所處環境的溫度、濕度、潔凈度等指標嚴格控制在特定范圍內,從而達到提高主設備的穩定性、可靠性及使用壽命的目的,并兼顧節能環保的相關要求。精密空調主要生產廠家為維諦技術、英維克、華為,根據數據顯示,2022年數據中心精密空調市場頭部三家企業維諦技術、英維克、華為合計占市場份額59%,其他主要精密空調廠商包括艾特網能、佳力圖、世圖茲、黑盾等,其中維諦技術憑借出色的整體實力,在精密空調、UPS、微模塊(MDC)市場規模均排名第一。
隨著服務器功率密度提高,液冷技術逐漸發展,采用液體直接冷卻服務器,效率大幅提高,具有散熱效果好、冷卻速度快且占用空間小等優點。根據中金企信數據,中國液冷數據中心市場規模保守估計由2019年的260.9億元增至2025年的1,283.2億元,其中冷板式數據中心市場規模保守估計超過750億元,年均復合增長率為22%;沉浸式液冷數據中心市場規模保守估計可超過500億元,年均復合增長率為46%。而且,根據《電信運營商液冷技術白皮書》,預計到2025年,國內三大運營商50%以上的數據中心項目將采用液冷技術。數據中心液冷設備提供商主要廠家為曙光數創、英維克、申菱環境、維諦技術等,其中2021-2023年上半年,曙光數創以平均58.8%的市場份額,位列中國液冷數據中心基礎設施市場部署規模第一,市場集中度較高。
風冷技術和液冷技術是數據中心溫控產品的重要底層技術,在溫控產業市場中,包括溫控節能設備的零部件制造廠商,如制冷劑泵(氟泵)、壓縮機、冷卻液、電磁閥、CDU等等溫控產品供應商,也包括液冷服務器、精密空調、液冷集成設施等集成商,由多個環節的供應商和制造商組成,共同推動著高效節能技術的發展和應用。
隨著技術的不斷進步和市場需求的增長,這些參與者之間的合作和競爭將共同塑造溫控產業的未來。未來數據中心溫控領域技術發展趨勢數據中心的發展趨勢決定了制冷系統的發展方向,伴隨著數據中心和服務器的發展,單機柜功率密度增大,高熱密度冷卻的需求已經越來越強烈,并將在未來幾年逐漸滲透到各類型的數據中心。高熱密度冷卻在方案和設備上均和傳統的方案有較大的區別,冷卻末端越來越靠近熱源,以便提供更大的散熱能力和降低運行成本。服務器功率提升帶動數據中心單機柜功率走高,芯片算力密度提升也將帶來單柜功耗上升,根據開放數據中心委員會(ODCC)發布的《冷板式液冷服務器可靠性白皮書》預測,未來15-20kw機柜成為主流,AI集群算力密度普遍達到50kw/柜。預計2025年全球數據中心平均密度有望達到25kw/柜,高功率機柜突破傳統風冷散熱能力范疇,液冷是高功率數據中心的高效解決方案,自然風冷一般只能滿足8-10kw單機柜密度的散熱;隨著機柜功率的提升,風冷制冷的性價比下降,液冷方案的性價比凸顯。
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