过去十多年来，随着互联网应用、云服务蓬勃发展，数据中心已成为现代信息社会不可或缺的基础设施。今天，我们的每一次网上约车、每一次网上购物、每一顿网上订餐......都离不开数据中心在背后默默支撑。

如今进入数字化、智能化时代，数据中心作为支撑数字经济发展的重要底座将承担起更重要的角色。为适应时代新需求，未来的数据中心建设将发生哪些变化？制冷系统作为数据中心的关键基础设施将走向何方？

绿色低碳成为发展主旋律

众所周知，数字经济的本质是数据驱动。进入数字经济时代，随着5G、物联网、云计算、AI等ICT技术赋能千行百业数字化转型，数据流量和算力需求将迎来爆发式增长，而数据中心作为海量数据存储和计算的载体，其规模和数量也将需随之不断增长，这无疑为数据中心行业带来了新的机遇。据统计，未来五年全球算力的复合增长率将超过50%，年的算力将是今天的10倍以上，如此井喷式的算力增长当然会带来数据中心需求大增。

从国家战略层面看，从数据中心被纳入新基建范畴，到最近全面启动“东数西算”工程，近年来数据中心连续迎来政策利好。有行业数字化转型需求驱动，还有国家政策牵引，相信将进一步加速推动数据中心蓬勃发展。

但我们常说机遇总是与挑战并存，数据中心在迎来发展黄金机遇期的同时，随着未来数据流量和算力需求暴增，如果数据中心的建设和运维方式保持不变，能耗和碳排放压力也必将越来越大。据统计，年全国数据中心耗电量占全社会用电量约2.6%，这一比例将逐年攀升，预计到年会达到4.05%。可以说，在当前数字化、低碳化两大发展趋势下，未来的数据中心发展面临既要规模增长、又要节能降本、还要履行低碳社会责任的多重挑战。

在此背景下，为引导数据中心绿色可持续发展，国家多部门及各省市已相继出台各种加强数据中心节能降耗的要求与规划。比如，年7月，工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划(-年)》，提出到年新建大型及以上数据中心PUE要降低到1.3以下；年4月，上海发布《上海市数据中心建设导则(版)》，要求新建大型数据中心综合PUE严格控制在1.3以内；年2月，成渝地区启动建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，要求PUE控制在1.25以内。

提升制冷效率是核心，但传统方案渐遇瓶颈

数据中心的耗能部分主要包括IT设备、制冷系统、供配电系统、照明系统及其他设施。据统计，当前数据中心的IT设备能耗约占总能耗的45%-50%，制冷系统能耗约占30%-45%，供配电系统约10%-15%，照明系统及其他约3%-5%。也就是说，为了排放大量IT设备运行产生的废热、保障IT设备在恒定温湿度环境下正常运行，制冷系统消耗的电能接近真正有价值的IT设备。显然，要打造绿色数据中心，降低制冷系统能耗是核心关键。

那如何降低制冷系统能耗？在回答这个问题前，我们不妨来看看当前数据中心制冷系统存在哪些问题？

传统中大型数据中心一般采用冷冻水制冷系统，主要由冷却塔、冷冻水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷冻水制冷末端等多个子系统，以及UPS、加湿除湿等多个辅助制冷系统组成，整个系统制冷链路长，换热层级多，管路多，子部件众多，不仅导致了制冷效率低，还存在建设周期长、运维复杂等问题。

传统冷冻水制冷系统

比如，从制冷效率角度看，冷冻水制冷系统大致工作原理是：冷水机组使冷媒与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，再通过冷冻水泵将冷冻水送到制冷末端与室内空气换热，使室内温度下降；同时，冷冻机组在与冷媒换热时，由冷却水泵将吸收热量后的冷却水送到冷却塔中与大气进行热交换。整个过程需多级换热，热量损失严重，换热效率低。

从建设周期看，由于传统冷冻水制冷系统庞大、复杂，从设备进场、设备安装、管路连接到联调，往往需要花费4-6个月时间，几乎占据了整个数据中心建设周期的一半。面对互联网和行业数字化应用不断繁荣，对业务上线和变更的速度要求越来越快，传统冷冻水制冷系统已严重制约数据中心的敏捷交付、弹性扩展等能力。同时，架构复杂还带来了系统能效优化、后期升级改动等工作难度大，进而可能进一步导致能源浪费。

面对以上瓶颈，最近几年来间接蒸发冷却技术成为了行业

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