如今，数据中心运营商可选择的冷却方案比以往多得多。各类设施都能采用尖端散热技术，包括直接芯片冷却和浸没式冷却。
但选择越多，决策难度也越大 —— 如何确定最适合自身设施的系统？本文将详解主流数据中心冷却方式的优缺点，帮你做出明智选择。
1. 计算机机房空调（CRAC）
早期，服务器数量较少，许多 “数据中心” 其实只是大型建筑内专门放置 IT 设备的房间，当时计算机机房空调（CRAC）被广泛应用。即便冷却技术不断发展，仍有部分数据中心在沿用这一方案。
CRAC 采用传统空调系统，原理与家庭和办公室空调类似，核心作用是防止服务器过热。简洁是其核心优势，不仅易于理解，部署也很简单。如果建筑本身已有中央空调系统，只需将冷风导向服务器区域即可投入使用。
但 CRAC 的能源效率并不高，不适合以可持续发展为首要目标的数据中心。此外，它的制冷能力有限，难以满足大规模数据中心的冷却需求，无法输送足够风量来维持服务器的安全工作温度。
2. 蒸发冷却
蒸发冷却的原理是将液态水转化为水蒸气，过程中吸收热量实现降温。数据中心主要通过两种方式应用该技术：直接蒸发冷却让机房空气流经浸湿的膜；间接蒸发冷却则借助热交换器先冷却空气，再将其送入机房。
这种冷却方式性价比高、能源效率突出，安装和运行成本相对较低，很适合希望降低能耗的数据中心。但它存在一个明显短板：耗水量大。大型数据中心每天的耗水量可达数百万加仑，这引发了可持续性担忧，尤其对于将水资源消耗纳入环境影响考量的运营商来说，需慎重选择。
3. 直接芯片冷却（D2C）
直接芯片冷却（D2C）精准瞄准热源，实现高效散热。系统通过发热部件（如 CPU 和 GPU）附近的管道循环冷却液，仅对需要冷却的区域进行降温。与传统方式不同，D2C 不会浪费能源为机房内的空旷区域制冷，因此能源效率极高。同时，它不依赖水资源，可持续性表现优异。
但 D2C 也有显著缺点。其部署成本远高于蒸发冷却，对预算敏感的项目来说是不小的门槛。此外，该系统会增加服务器升级或改造的难度 —— 每次新增或改动服务器，都需要调整冷却连接。冷却液泄漏是另一个重要问题，可能导致系统故障。尽管冷却液不导电，不太可能损坏 IT 设备，但泄漏仍会中断运营，需要立即处理。
4. 单相浸没式冷却
单相浸没式冷却直接将 IT 设备浸入非导电性液体中，液体能高效吸收并散发热量。这种方式摒弃了传统的空气或水冷方案，是一种高效且可持续的选择。
相比直接芯片冷却系统，单相浸没式冷却的泄漏风险更低。即便发生泄漏，也能在问题恶化前及时发现并处理。而且该系统环保性能出色，能耗低且不消耗水资源。
高成本是其主要劣势。有分析显示，搭建一套可冷却 1 兆瓦服务器设备的单相浸没式冷却系统，成本约为 100 万美元，而同类直接芯片冷却系统仅需约 65 万美元。对于平均容量在 100 兆瓦左右的大型数据中心来说，这样的成本显然难以承受。
5. 多相浸没式冷却
作为冷却技术的前沿方案，多相浸没式冷却在单相系统的基础上升级而来。它同样将 IT 设备浸入非导电性液体，但这种液体接触设备热量时会沸腾。液体蒸发过程中能快速带走热量，是目前速度最快、效果最好的冷却方案之一。
其核心优势是超高效率。沸腾蒸发的散热速度远超单相系统（单相系统仅依靠液体吸收热量，不发生沸腾），因此特别适合对冷却能力有极致要求的高性能数据中心。
但高效的背后是高昂的成本。多相浸没式冷却是主流冷却系统中价格最高的，对于预算有限的数据中心来说并不实用。
如何为你的数据中心选择合适的冷却系统？
了解了以上五种主流冷却技术后，选择理想方案需要全面评估财务状况和可持续发展目标。每种方式都有独特优势和取舍，决策需基于自身的核心需求和运营场景。
若追求成本效益，蒸发冷却通常是首选。其较低的安装和运行成本，适合注重控制前期投入的数据中心。但如果是大型建筑内的小型机房，且已有完善的空调系统，CRAC 可能更具成本优势。
多相浸没式冷却是可持续性最佳的选择，散热效率无可比拟，但价格也最高；单相浸没式冷却仅略便宜一些。如果数据中心将可持续性和性能放在首位，且预算充足，这两种系统会是合适的选择。
直接芯片冷却则处于中间地带。虽然初始投入高于蒸发冷却，但高效的能源设计能降低长期运营成本，同时在能耗和水资源消耗方面也具备出色的可持续性。
归根结底，合适的冷却系统取决于数据中心的规模、预算和可持续发展目标。权衡这些因素，就能找到最契合自身运营重点的方案。
