“算水协同”如何改变数据中心

记者 潘俊田

在内蒙古乌兰察布，新建的数据中心基本都不再利用冷却塔等蒸发冷却方式进行散热。这是远景AI（人工智能）智算中心暖通产品专家陈聪近两年感受到的最大变化。

陈聪曾参与设计多个位于华北与西北地区的数据中心的冷却方案，包括张家口怀来、宁夏中卫、内蒙古乌兰察布等地。他向记者表示，早期兴建的IDC（互联网数据中心）主要采用冷塔或间接蒸发冷却设备散热，当时数据中心单体规模小、用水需求相对小，更倾向于借助蒸发冷却实现高效散热。“现在业内做数据中心方案，一定要看水从哪里来，用到哪里去。”陈聪说。

数据中心不光耗电，还耗水。根据格兰富与中国信息通信研究院云大所编写的《AI时代算力基础设施流体系水能绿色发展报告》（下称“报告”）统计，2025年欧盟数据中心运行耗水约760亿升；到2030年，美国数据中心日用水量或为697百万至1451百万加仑。

国内对数据中心耗水早有标准。比如根据国家标准《绿色数据中心评价》，水资源使用效率应不高于1.6升/千瓦时（水利用效率，下称“WUE”）。报告显示，国内优质绿色数据中心已实现PUE（电源利用效率）小于1.2，WUE小于0.7。

今年9月20日，中国信息通信研究院发起“面向绿色算力的水能协同行动倡议”。该倡议提出，产业链各方应加强算力、能源与水资源关联性的研究，关注不同技术路径在能耗、水耗与运行韧性之间的平衡，并围绕技术发展、评价方法、数据协同和实践经验等方向开展交流与探讨。

受访专家普遍指出，水资源正日益成为制约数据中心发展的瓶颈之一。国内对数据中心建设的要求更加严格。水资源一直是数据中心落地的重要评价参数，业内正通过多种方式实现水资源的高效利用。

液冷正变得越来越重要

冷板液冷是集成在数据中心机柜服务器中的部件，主要通过水为芯片散热。冷板液冷中被加热的水会通过数据中心的输送系统进入散热系统，再通过不同方式将水降温，完成数据中心热循环。如果芯片无法有效散热，最终会宕机甚至损坏。

据一位数据中心暖通液冷专家介绍，早期CPU（中央处理器）液冷服务器风液比约5:6，2025年为2:8，英伟达Rubin芯片服务器拟使用全液冷架构，进一步凸显了液冷的重要性。

报告指出，冷板式液冷已在30千瓦至50千瓦机柜场景中规模应用，同时浸没式液冷等技术在更高密度集群中加速落地，部分新建智算中心借此将PUE控制在1.15以下。通过缩短传热路径、降低末端温差、减少风机功耗，液冷不仅支撑了单机柜功率从10千瓦向100千瓦以上的跃升，也显著降低了单位算力的散热能耗。

今年以来，液冷相关厂商出货量猛增。比如英维克（002837.SZ）今年上半年营收同比增长17%，来自数据中心的机房温控节能营业收入同比温和增长。高澜股份（300499.SZ）今年上半年营收同比增长18%，增长主要来自高功率密度装置热管理产品收入增加。

陈聪表示，当前数据中心单卡功率已经从几百瓦迅速上升至千瓦以上，机柜功率升至百千瓦，单纯风冷已经无法满足需求。此前数据中心只要满足机房包间内服务器散热即可，现在已经下沉至芯片级，对供水液的温度、流量都提出了新的要求。

比如数据中心基建厂商需要严格适配机柜的进出水温度，通常需要38摄氏度至40摄氏度温水进入机柜，50摄氏度左右出水。

报告指出，风液混合适合存量机房过渡，单相冷板液冷是当前规模化部署的主流方案，两相冷板则面向更高热流密度芯片。

找水

在远景乌兰察布星河基地，上百吨的水在建设初期就被运到现场充入系统，这批水是未来数年间散热的主力。与此同时，星河基地接入当地供水系统，当地会供应小规模的中水供数据中心使用，数据中心需要自行对水进行去离子处理，同时配套污水处理工程。

据陈聪介绍，当地不会供应市政自来水给数据中心生产使用，只能供应限量中水，即经过处理的污水。

据《内蒙古日报》报道，乌兰察布算力中心项目生产用水严禁取用地下水作为冷却用水。2025年乌兰察布市大数据企业实际用水量为154.22万立方米，仅占乌兰察布市总用水量的0.33%；乌兰察布市实际运行WUE平均达到0.4升/千瓦时，处于全国同行业先进水平。

在大同，夏季平均气温低，湿度也偏低，全年自然冷却时长长达10个月。秦能科技算力园区主要采取风冷自然冷却方式散热。当地如需用水，拟来自广灵城乡一体化供水项目。

该项目设计年供水能力1300万立方米，配套项目包括唐河、壶流河流域的梯级引水配套工程。其工业供水范围覆盖算力园区，算力基础设施年供水能力达260万立方米，并配套建设净水厂、加压泵站、供水管网及工程信息化系统，为算力基础设施集群发展提供保障。

陈聪表示，在乌兰察布等西北地区，行业更偏好“无水液冷”方案，即在实际运行过程中基本不消耗水。“无水液冷”不是数据中心运行时不使用水，而是指不消耗水。在“无水液冷”方案中，吸收芯片产热的介质仍然是水；传输环节可通过水、氟等介质传导热量，终端依靠干冷器排出热量，水在数据中心内部进行循环。

据陈聪介绍，“无水液冷”方案最大变化在终端散热，用干冷器替代冷却塔。干冷器依靠室外冷空气冷却内部高温水，极端高温工况下会启动喷淋装置，消耗一些水资源。

干冷器依靠室外冷源，对环境温度要求较高。当前国内芯片厂商多采用38摄氏度至40摄氏度水温冷却，英伟达近期推出45摄氏度液冷方案，进一步拓宽了干冷器的适用范围。

据陈聪介绍，乌兰察布全年平均温度约4.3摄氏度，夏季极端高温可达35摄氏度，全年温度区间均可使用干冷器。南方一些地区夏季高温可达40摄氏度以上，干冷器使用受限，但当地水资源充沛，可以搭配蒸发式冷却塔联合使用。

陈聪表示，“无水液冷”方案用水仅需在建设初期一次性充入。“国内不缺水，水资源更多是时空分布不均，‘无水液冷’方案更适配这种水资源时空分布特征。”陈聪说。

报告列举了多种冷却方式对水耗、能耗的影响：开放式冷却塔的能耗最低，但耗水量最高，适合能耗优先、水资源充沛场景；干式冷却器能耗偏高，水耗接近于零，但高温工况受限，适合缺水地区；绝热辅助干冷器能耗中高，仅高温时段耗水，适合峰时保冷、平时节水。

前述数据中心暖通液冷专家表示，当前西部缺水区域的数据中心冷却方案以干冷器搭配辅助喷淋架构为主，在压低WUE的同时，可以应对部分地区38摄氏度以上的极端高温。

PUE还是WUE

长期以来，国内数据中心更关注的指标是PUE。

比如当前国内数据中心主要分布在八大枢纽节点，最重要的原因是这些节点可以大幅提升数据中心绿色能源使用比例，就近消纳绿电。

从数据中心成本来看，PUE指标更重要。数据中心建设成本通常分为capex（资本性支出）和opex（运营成本）两部分，opex中电费占绝大部分。

根据南方润泽REIT招募说明书，2022—2024年相关数据中心电费支出分别约为2.1亿元、2.1亿元和2.3亿元，同期水费支出分别约为403万元、478万元和519万元，水费支出约为电费的2%。“数据中心实现WUE趋近于零是可行的，但WUE越小，对应的PUE大概率越高，数据中心需要在PUE和WUE之间做好平衡。”陈聪表示。

据记者了解，对比蒸发式冷却塔，无水液冷方案会增加数据中心用电量；早期数据中心选用蒸发式冷却塔，主要诉求就是压低电费、优化PUE。

陈聪认为，数据中心强调“算电协同”“算水协同”，本质上是要求将相关因素系统性纳入建设考量，综合评估PUE、WUE水平。

他表示，下一步行业可考虑提升数据中心冷却系统的主动调节能力。他举例，当前承载大规模训练任务的数据中心，负载阶跃速度非常快，对散热系统要求很高，但受限于热惰性，冷却系统只能被动响应。

对数据中心而言，保障PUE同样重要。前述数据中心暖通液冷专家举例，数据中心做机柜租赁业务，无法提前确定客户最终选用何种卡型。数据中心在建设初期需要兼顾风冷、液冷多重需求。如果客户选用风冷系统或部分风冷，而数据中心建设以WUE的液冷路线为主，PUE有可能达不到管控要求。

报告建议，未来一方面持续推进液冷系统、智能泵组等绿色技术示范项目落地，另一方面应重点推进存量数据中心节能改造工作。通过新建项目高标准落地、存量项目精细化改造，补齐传统算力中心绿色发展短板，持续压降整体能耗与水耗。