骆清怡，王长宏

（广东工业大学材料与能源学院，广东广州 510006）

0 引言

20世纪80年代以来，数据中心建设范围越来越广泛，规模不断扩大，为了保证数据中心收集、处理和储存数据时高效稳定准确，需要对运行期间产生的热量进行排出处理。据统计，2017年我国数据中心的年用电量约1,200～1,300 亿千瓦时，超过三峡水电站一年的发电量，超过全社会用电量的 2%[1]。数据中心约占全球总用电量的1.3%[2]。服务器功率在过去十年增长了10 倍，功率密度达到300～2,000 W/m2，是普通公共建筑的几十倍[3]。因此，需要对老旧已有的数据中心进行节能改造，对新建数据中心进行节能设计，引用现有的高新绿色技术，根据当地的地理气候条件进行因地制宜的系统设计。

本文从机房级冷却、机架级冷却和芯片级冷却对现况和已有技术以及未来发展方向进行分析。有学者根据大量实验数据分析得出机柜级冷却比机房级冷却平均节能52%，芯片级冷却较机柜级冷却进一步平均节能44%[4]。

1 数据中心概况

数据中心内部组成主要包括机架、控制中心、机房冷调系统和电力分配中心等[5]。数据中心的电力分配为可用电源和常规能源，通过分配中心分配到不间断电源和冷却系统。不间断电源供应给IT设备，IT设备的主要耗能有计算负载和风扇等。数据中心的得热主要来自IT设备散热，占70%～80%[6]。数据中心40%是冷却系统的能耗，优化冷却中心对降低数据中心能耗具有重要意义。

图1 数据中心能耗分布

1.1 指标参数

能效指标为评估数据中心的能效提供了可视化数据和参考[2]。……