隨著人工智能（AI）產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，企業(yè)部署大模型的門檻不斷降低，帶動應用端加速滲透，各行業(yè)對算力的需求也持續(xù)爆發(fā)。目前已有多家上市公司相繼披露大額算力服務合同，推動人工智能數(shù)據(jù)中心（AIDC）進入高速建設(shè)期。

但一個客觀現(xiàn)實是，作為一個高耗能產(chǎn)業(yè)，AIDC的建設(shè)也會帶來能源和水資源需求的增加。有數(shù)據(jù)顯示，到2030年，與人工智能相關(guān)的增長預計將消耗相當于印度年需求量的電力[1]，以及與美國全年飲用水需要相當?shù)乃縖2]。

“這表明水危機不再是一個抽象的未來問題，而是在AI時代變得愈發(fā)緊迫。全球的企業(yè)比以往任何時候都需要保護水資源。”藝康集團執(zhí)行副總裁兼大中華區(qū)總裁孔聽云表示，AI時代，滴水必爭。

更關(guān)鍵的是，考慮到當前消費者在可持續(xù)方面的消費心理和消費需求，可以確信的是，保護水資源、高效利用水，也會帶來一個企業(yè)潛在的增長機會。

算力井噴，帶來綠色發(fā)展新挑戰(zhàn)

AI產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展推動了算力需求的井噴，但隨之而來的即是數(shù)據(jù)中心對散熱有了更高需求，也為數(shù)據(jù)中心的綠色發(fā)展帶來了新挑戰(zhàn)。

因為數(shù)據(jù)中心是典型的耗能大戶。2024年7月，國家發(fā)展改革委聯(lián)合有關(guān)部門印發(fā)《數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展專項行動計劃》（下稱《專項行動計劃》）提出，數(shù)據(jù)中心是支撐新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是當前我國能源消耗增速較快的領(lǐng)域之一。

隨著單機柜性能大幅提升，數(shù)據(jù)中心能耗持續(xù)攀升。國際數(shù)據(jù)公司（IDC）與浪潮信息)聯(lián)合發(fā)布的《中國人工智能計算力發(fā)展評估報告》（下稱《報告》）預測，2024年人工智能數(shù)據(jù)中心IT能耗達到55.1太瓦時，2027年將增長至146.2太瓦時，5年間實現(xiàn)6倍增長。

在近日召開的“2025年能源經(jīng)濟預測與展望研究報告發(fā)布會”上，北京理工大學發(fā)布的《數(shù)據(jù)中心綜合能耗及其靈活性預測報告》稱，到2030年，我國數(shù)據(jù)中心用電負荷將達1.05億千瓦，全國數(shù)據(jù)中心總用電量約為5257.6億千瓦時，用電量將占到全社會總用電量的4.8%。

然而，數(shù)據(jù)中心不僅耗電，還費水。谷歌發(fā)布的2023年環(huán)境報告顯示，其2022年消耗了56億加侖（約212億升）的水，相當于37個高爾夫球場的水。其中，52億加侖用于公司的數(shù)據(jù)中心，比2021年增加了20%。

破解水耗之困，需要創(chuàng)新冷卻方案

冷卻系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心水耗的主要來源之一，貢獻了超過95%的WUE（水利用效率），以華東某數(shù)據(jù)中心主要用水點年用水量分布顯示，97%的用水為冷卻水補水。

據(jù)了解，數(shù)據(jù)中心的水耗包括由冷卻系統(tǒng)用水等產(chǎn)生的直接水耗，以及電力生產(chǎn)用水產(chǎn)生的間接水耗。

其中，數(shù)據(jù)中心的服務器等設(shè)備運行時會產(chǎn)生大量熱量，通常會用水來冷卻散熱。一個小型的一兆瓦數(shù)據(jù)中心，若采用傳統(tǒng)冷卻方法，每年的水耗量會超過2500萬升。一些大型數(shù)據(jù)中心，其冷卻系統(tǒng)每天的用水量甚至能達到500萬加侖（約1892萬升）。除了冷卻，數(shù)據(jù)中心還會用到水進行加濕、消防系統(tǒng)以及設(shè)施維護等，產(chǎn)生較大的水耗。

此外，數(shù)據(jù)中心需要大量電力來維持運轉(zhuǎn)，以火力發(fā)電廠為例，其在蒸汽生產(chǎn)等過程中會用到很多水。據(jù)估算，全球火力發(fā)電廠每生產(chǎn)一兆瓦電力，平均水足跡在220升到5076升。

因此，隨著芯片功耗以及數(shù)據(jù)中心單機柜功率密度持續(xù)攀升，疊加各地PUE（電能利用效率）、WUE的日漸嚴格要求，數(shù)據(jù)中心的冷卻方式也正在不斷革新。

上述《報告》中提出，面對較大的能耗壓力，傳統(tǒng)風冷技術(shù)已難以支撐，促使越來越多的數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)向使用液冷技術(shù)。相較而言，液冷（冷板式液冷、浸沒式液冷）技術(shù)以其冷卻效率高、PUE及WUE低、集成度高、可靠性強和運維方便等優(yōu)勢，受到了越來越多的關(guān)注。

IDC預測，到2028年，60%的數(shù)據(jù)中心將采用微電網(wǎng)、定制硅芯片、液體冷卻和加固結(jié)構(gòu)等創(chuàng)新解決方案，以應對電力短缺和日益增長的可持續(xù)性要求。

中國信通院的預測則是，2023—2027年期間，中國液冷數(shù)據(jù)中心市場將以59%的復合增長率持續(xù)蓬勃發(fā)展。到2027年，中國液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模有望突破1000億元。

新方案遇上穩(wěn)定性新挑戰(zhàn)，風險可控成關(guān)鍵

但是，液冷技術(shù)也給數(shù)據(jù)中心帶來了泄露風險、驗證復雜、維護成本高等新的挑戰(zhàn)。

有業(yè)內(nèi)人士表示，液冷是直接到芯片的冷卻，冷卻效率更高，但一旦泄露或循環(huán)系統(tǒng)故障，容易導致宕機風險更高，所以對液冷機房的穩(wěn)定性要求更高。

具體來說，在液冷系統(tǒng)中，二次側(cè)冷卻液是至關(guān)重要的一個部分，它能夠快速吸收服務器等設(shè)備產(chǎn)生的熱量，并將其傳導至冷卻系統(tǒng)。與空氣相比，液體的熱傳導系數(shù)更高，能更高效地將熱量從高溫的電子元件傳導出去，確保設(shè)備在安全溫度下運行。但冷卻液一旦發(fā)生泄漏，可能會對電子設(shè)備造成嚴重損壞，甚至引發(fā)安全事故。

同時，由于換熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特殊性，盡管處于冷卻系統(tǒng)的閉路中，作為冷卻液介質(zhì)的水依然會因為水質(zhì)、設(shè)計和材質(zhì)方面的問題產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢、沉積及微生物等問題，造成冷板內(nèi)部堵塞，傳熱效率下降，從而直接造成對服務器的損害而導致嚴重的宕機事故與資產(chǎn)損失。

因此，在液冷技術(shù)中，選擇冷卻液與冷卻水處理方案時，既需要考慮傳熱性能的長期穩(wěn)定性和高效性等，也更需要考慮其與冷板、CDU（冷液分配裝置）的適配性以保證運營的安全性。

此外，作為一種相對較新的技術(shù)，液冷系統(tǒng)的驗證過程比傳統(tǒng)的風冷系統(tǒng)更為復雜，需要更多的認證程序。同時，液冷系統(tǒng)的維護需要專業(yè)的技術(shù)人員和設(shè)備，維護成本相對較高。而且，由于液冷系統(tǒng)與IT設(shè)備直接相連，一旦出現(xiàn)問題，可能會影響數(shù)據(jù)中心的正常運行，導致停機時間增加。

納爾科液冷數(shù)據(jù)中心全生命周期水管理方案

納爾科是藝康集團（紐交所代碼：ECL）旗下專注于水處理和工藝改進的品牌，作為專業(yè)的水管理公司，納爾科以二次側(cè)冷卻液管理方案作為切入點，聚焦液冷整體解決方案，助力數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗與運營安全，從而為客戶實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)保目標的雙贏。

針對液冷技術(shù)的上述新挑戰(zhàn)，納爾科全新的數(shù)據(jù)中心液冷管理方案，通過從設(shè)計，制造到運輸，安裝，維護的全生命周期管理，保障數(shù)據(jù)中心的安全性，避免因冷卻液泄露導致的服務器損壞，以及傳熱效率下降而引發(fā)的宕機風險。

其中，在設(shè)計環(huán)節(jié)，納爾科可以與數(shù)據(jù)中心設(shè)計部門一起評估現(xiàn)有和未來的設(shè)計，以避免冷卻液相關(guān)的挑戰(zhàn)。在制造環(huán)節(jié)，與世界各地的制造工廠合作，確保在冷板的組裝過程中，冷卻液避免出現(xiàn)結(jié)垢，腐蝕，微生物等問題，進而確保冷卻液系統(tǒng)在交付終端客戶之前，有了一張“合格證書”；在運輸環(huán)節(jié)，提供運輸指導，確保產(chǎn)品在到達交付地時，依舊有質(zhì)量保證；在安裝環(huán)節(jié)，則會提供操作指導，確保安裝過程的干凈、連續(xù)、易操作；在維護環(huán)節(jié)，共同起草維護性方案，通過數(shù)字化在線監(jiān)測方案，致力于保障設(shè)備的正常運行，簡化終端用戶的操作，并致力于可持續(xù)發(fā)展。

此外，對于二次側(cè)冷卻液的選擇，納爾科有水基與醇基兩種方案，以全面覆蓋液冷數(shù)據(jù)中心的需求。

其中，納爾科水基冷卻液中的新型微生物抑制組分，解決了傳統(tǒng)水基冷卻液微生物造成的風險與運維成本高的問題。而納爾科低毒性醇基冷卻液，配合數(shù)字化在線檢測方案，避免了醇基冷卻液有效成分的衰減與泄露。

藝康集團納爾科大中華區(qū)輕工業(yè)事業(yè)部地區(qū)副總裁周謐介紹說，納爾科的數(shù)據(jù)中心液冷管理方案，能夠助力解決液冷數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定性的風險，在保障液冷數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗的同時，確保運營的安全性。

“我們也充分理解液冷數(shù)據(jù)中心各環(huán)節(jié)廠家驗證相對復雜的痛點，與主流CPU，GPU廠家進行了聯(lián)合實驗與驗證，并獲得了優(yōu)異的結(jié)果。” 周謐說。

目前，納爾科的解決方案已被世界知名的處理器公司推薦，并在國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心有了成熟的應用。

在人工智能時代，藝康保護重要資源并實現(xiàn)業(yè)務增長的使命比以往任何時候都更為關(guān)鍵。通過優(yōu)先考慮智能水資源管理，藝康正在幫助企業(yè)實現(xiàn)績效提升，同時構(gòu)建一個更具韌性和積極的未來。

[1] Bloomberg Law, “AI Computing on Pace to Consume More Energy Than India, Arm Says,” April 2024. https://news.bloomberglaw.com/artificial-intelligence/ai-computing-on-pace-to-consume-more-energy-than-india-arm-says.↵

[2] 藝康對來自Lei, N., & Masanet, E. (2022)和Goldman Sachs (2024)的數(shù)據(jù)的分析。