伴随大语言模型等爆发，智能化、数字化发展在算力上的需求持续提升，数据中心规模正不断扩大。据科智咨询发布的《2022-2023年中国IDC行业发展研究报告》，自2023—2025年，中国整体IDC业务将保持30%以上的增长速度，以为数字经济发展提供算力支撑。但从绿色发展的角度看，这也将带来更大的能源与碳排压力，数据中心必须加快节能减碳。
这其中，提升数据中心中第二大能耗源——制冷的效率是核心关键。而我国幅员辽阔，自然环境差异大，在不同地区需要匹配相应的制冷方式，才能充分利用自然资源，同时，因制冷产生的余热资源也应得到更加充分的利用，这样才可以大限度的实现绿色化。目前，相关机构与企业在西藏这一高海拔地区的数据中心上已经取得了较好的研发成果。
据“高海拔地区数据中心直接蒸发冷却与余热回收关键设备与系统技术”项目科技成果鉴定会，美的楼宇科技与西藏宁算科技集团、西安工程大学黄翔教授蒸发冷却科研团队通力合作、应用于西藏宁算数据中心的热回收直接蒸发冷却方案，可大幅度提高蒸发效率、降低能耗，系统全年CLF（制冷负载系数）可达0.05，热回收效率高达33.6%。
西藏数据中心高效制冷的优势与挑战
西藏土地资源、清洁能源资源丰富、开发潜力巨大，这为数据中心在西藏的布局奠定了重要的资源基础，就地建设可满足非实时性算力需求的条件。而在制冷方面，西藏同样有着与之相匹配的丰富资源，“干空气能”。
据了解，由于干燥空气可以容纳较多水蒸气，而水蒸发成气体会吸收热量，因此，干空气在由干变湿的过程中，能为空调提供所需要的能量，这种干燥空气所具有的能量就是“干空气能”。西藏室外空气质量良好、空气干燥、昼夜温差大、湿气温度低，蒸发效率高，是我国“干空气能”最富足的地区之一，与蒸发冷却这种制冷方式极为契合。
不过，想要充分利用“干空气能”制冷，在西藏等高海拔地区建设数据中心却并非易事。如高海拔制约空调制冷量。西安工程大学教授黄翔表示，高海拔地区空气密度小，空气相对稀薄，这会导致空调机组里进入的空气量受到一定限制，进而影响机组的制冷量，降低制冷效率。
再比如，高海拔地区太阳辐射高，对相关制冷设备要求高。黄翔指出，为保障数据中心运行安全，避免高太阳辐射热影响，高海拔地区的空调机组箱体的板材等需要进行特殊处理；蒸发冷却的填料和水箱等也需要进行特定的设计，避开太阳辐射热的长波直射。
由此可见，西藏在建设数据中心上有着巨大的资源优势，且具备实现高效制冷的基础条件，不过也面临着制冷量受制约、太阳辐射影响大等挑战。
直接蒸发冷却热回收方案提升制冷效率、变废为宝
面对在西藏应用蒸发冷却的诸多问题，相关研究机构、厂商等对此进行了多项针对性的研究，并将相关解决方案应用到实践中，此次鉴定会中的直接蒸发冷却热回收方案可谓其中代表。
美的楼宇科技水机产品公司研发总监骆名文表示，根据西藏特点，直接蒸发冷却热回收方案进行了一系列优化。如针对空气稀薄，方案中对机组空气流道进行了改进，提高了空气量，提升了制冷效率；针对高辐射问题，方案采用了耐厚设计，提升材料附着力，保证了数据中心安全可靠运行。同时，方案将余热资源考虑进去，将热量与水产养殖等结合。通过热回收进一步减少了碳排放，满足了西藏地区农业生产与居民生活需要。
经过持续研发与实际应用改进，直接蒸发冷却热回收方案越发成熟。最终，方案主要实现了三方面的创新：
一，建立了数据中心夏季冷却所需求的冷量与冬季加热所需求的热量匹配的最优算法。该算法从充分提高自然冷却与余热利用效率出发，在数据中心风系统侧通过热通道封闭的有效气流组织设计，显著提高空调排风温度；在水系统侧通过水源热泵梯级提高供水温度；
二，研发了高海拔地区数据中心专用型直接蒸发冷却与余热回收机组和控制方法。该设备采用了完全自然冷却+余热回收的多种运行模式、合成纤维复合高分子填料，在高海拔室外气象条件下显著提高了蒸发效率和降低能耗，拓展数据中心自然冷却的工作范围，全年CLF可达0.05，节能效果显著；
三，研发了利用数据中心蒸发冷却空调排风余热回收系统，应用于现代农业养殖，热回收效率达33.6%，有利于改善高海拔地区现代农业养殖业环境。
西藏宁算数据中心因此充分利用了高海拔地区的资源优势，实现了更大程度上的节能减碳，形成了良好的生态系统。
西藏资源禀赋正转化为商业竞争力
通过应用直接蒸发冷却热回收方案，西藏宁算数据中心对清洁能源的利用程度进一步提升，有助于成本的降低，更加符合低碳运行的要求，有利于计算能力的提升，能够更好地承接算力需求，这也促进了西藏宁算数据中心市场的开拓。
西藏宁算科技集团有限公司董事长蒋宁表示，当前离线计算仿真训练、大模型训练等日益增多，这需要大量的非实时性算力支撑，且在低成本上有着更迫切的需要。但伴随芯片计算能力越强，功耗便越大，在能源与制冷上的需求越高。
西藏的优势在此时便逐步显现出来。一方面，清洁能源数量庞大，根据西藏“十四五”规划，2025年西藏要建成国家清洁可再生能源利用示范区，其中水电已建和在建装机容量将突破1500万千瓦，光伏太阳能装机容量将突破1000万千瓦，能够满足数据中心的能源要求，并建立起成本优势；另一方面，资源利用效率提升，直接蒸发冷却热回收方案等提升了制冷效率，并将余热利用起来，在低成本的情况下实现了高效制冷，有助于数据中心提升效率，满足更多算力需求。两方面结合之下，西藏的资源禀赋将转化成商业竞争力。
在此情况下，西藏宁算数据中心的市场将越发广阔，目前，国内市场之外，还在积极拓展南亚市场。
蒋宁指出，尼泊尔等南亚国家机房规模普遍较小，且PUE极高，大多在2.5以上，因此，使用了直接蒸发冷却热回收方案的西藏宁算数据中心优势明显。通过云平台及陆地光纤，西藏宁算数据中心目前已经为尼泊尔客户提供服务，并计划将尼泊尔作为转接点，进一步把西藏质优价廉的存储、计算能力输出到南亚各国。
数字化时代，算力是核心生产力，为推动算力水平，提高资源使用效率，必须因地制宜推动清洁能源丰富地区的数据中心建设，且要持续加快技术及相关方案创新，提升制冷效率，以充分利用资源，降低使用成本。直接蒸发冷却热回收方案正是我国推动数据中心向高算力、高技术、高能效方向发展的缩影，在技术推动下，我国更多区域的清洁能源将得到利用，成本低廉、绿色低碳的算力将逐步成为“标配”，成为如同水、电一样即用即可的资源，为数字经济的发展提供强有力支撑。
重庆分公司
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