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AI算力加速,数据中心如何迎接“冷却革命”?

AI大模型与智能驾驶推动数据中心功率密度飙升,传统风冷接近极限,液冷成必然趋势。冷却系统占数据中心能耗38%,格兰富通过CDU液冷、预制化集成冷站及智能变频泵等方案,实现20%~60%节能,降低PUE并提升系统可靠性。

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    先说几个核心判断:AI大模型和智能驾驶这些技术看起来都是软件层面的东西,但支撑它们的那个“算力底座”——数据中心,正经历着一场极其剧烈的物理变革。资本市场的疯狂追捧,不止是推高了建设规模,更把“散热”这个物理难题直接推到了风口浪尖。很多人以为AI只是代码,不会消耗现实世界的资源,但根据Water Research的研究,全球AI相关用水量在2027年可能达到42亿至66亿立方米,这已经接近某些国家全年的用水量了。

    也正是在这个背景下,全球领先的水泵及水技术解决方案提供商格兰富(Grundfos),正凭借其核心的水泵和水技术,从幕后走到台前,持续为这些“算力工厂”注入高效、稳定的绿色动能。

    当算力撞上“热墙”

    最近几年,科技巨头们都在疯狂加码数据中心建设。在美国,亚马逊、谷歌、微软、Meta这四家巨头,2026年整体资本开支合计预计会达到7250亿美元,比2025年的4100亿美元提升了77%。这些钱,主要流向了AI超算集群、数据中心、算力硬件这些AI基础设施,同时也覆盖了物流、电力和冷却系统等配套资产。

    除了资金投入大幅提升,硬件设备本身也在“升温”。英伟达公布了下一代AI系统路线图,未来机柜的功率密度可能达到惊人的600kW——这相当于家里300台电磁炉同时开到最大火力。热量散发得如此猛烈,急需更高效的散热方式。

    过去,很多服务器或小型数据中心主要靠风冷,就是通过空气流动把热量带走。但到了AI时代,服务器GPU的热设计功耗持续攀升,传统风冷已经接近极限。所以,数据中心未来的制冷趋势,必然转向液冷。

    液体的比热容远大于空气,导热能力“碾压”空气,换热系数也更高,所以液冷的效率通常更高。但问题来了:仅靠液冷并不能完全解决“热墙”问题,更核心的是,如何设计一个高效、可靠的冷却循环系统,让冷却介质持续把热量带走。数据显示,冷却系统占数据中心整体能耗的38%。改造冷却系统,正是降低数据中心整体能耗、减少运营成本最有效的方式之一。

    格兰富的破局之道

    CDU液冷:从单一设备到系统级节点

    在液冷系统中,冷却分配单元(CDU)是关键基础设施。它负责在服务器侧与设施侧之间进行热量交换、流量分配和系统控制。随着AI训练和高密度计算场景的快速发展,CDU正在从单一设备演变为液冷架构中的系统级节点,需要同时满足热管理、流体输配、控制协同和可靠运行等多方面要求。

    机架功率密度持续提升,液冷系统对冷却能力和运行稳定性的要求也越来越高。作为CDU中的核心循环动力设备,水泵不仅需要满足更高流量和扬程需求,还要适应数据中心7×24小时连续运行的工况,在长期运行中保持稳定的流量控制能力和高效状态。对于CDU制造商来说,能效表现、控制能力、结构紧凑性以及系统可靠性,已经成为关键设计考量因素。

    基于长期工业流体输送经验,格兰富将智能泵技术、集成控制能力以及可靠性工程经验应用到了数据中心液冷领域。通过内置变频驱动、ΔT温差控制、恒压差控制、多泵级联运行以及开放通信协议等技术,帮助CDU实现按需供液和动态调节,在保障冷却性能的同时降低输配能耗,提升系统整体运行效率。

    在可靠性方面,格兰富针对数据中心连续运行场景,建立了一套覆盖长期性能验证、热循环测试、材料兼容性验证及极限工况测试的多层级验证体系。这套体系能适配不同CDU架构及冷却介质需求,包括传统的水乙二醇系统以及新兴液冷介质应用场景,从而帮助客户降低运维风险,提升系统可用性。

    从行业发展趋势来看,随着液冷部署规模不断扩大,数据中心基础设施优化正在从单一设备效率提升,转向系统级协同优化。冷却系统需要根据IT负载变化实现动态调节,在保障冷却能力的同时降低整个流体输配网络的能耗。在这个过程中,流体系统的设计能力、控制能力以及运行可靠性,正成为影响数据中心PUE、运营成本和长期可持续发展的关键因素。

    预制化集成:让交付成为确定性因素

    在系统解决方案方面,以河南某大型智算中心为例,格兰富用“预制化”重构了交付逻辑,锁定了时间价值并保证了功能稳定。面对40天极限工期的挑战,“预制化集装箱式集成冷站”方案将水泵、配电及智能变频控制系统等设备提前在工厂完成组装与测试。原本复杂的安装工程,变成了标准化的“即插即用”模块。这种做法带来了双重优势:一是速度的确定性,项目部署周期大幅缩短40%;二是品质的标准化,确保系统在出厂时即达到最佳水力平衡状态。

    针对AI数据中心高密度、多样化的冷却架构需求,格兰富还提出了创新的分布式输配方案,从集中式供冷向分布式输配转变。在负荷端布置即插即用的智能变频泵,代替传统的电动调节阀,精准实现快速、按需供冷,大幅降低输配能耗,显著提高系统可靠性,同时灵活适配数据中心的弹性扩展需求。对于不同的冷却架构,分布式输配方案能够实现20%~60%的节能效果。此外,它还能深度优化冷却供回水温差,增强系统自然冷却和余热回收利用的运行效果,从而进一步提升数据中心的能效水平。

    更关键的是通过“智能化”挖掘极致压低数据中心能耗比(PUE),保持后续运维长期稳定。在数据中心长达10-15年的全生命周期中,运营成本才是决定盈利能力的深水区。格兰富的输配系统模块搭载了IE5智能变频泵与御水智智能监控系统,相当于给冷却系统装上了“超级大脑”。这套系统能根据负载的实时变化,主动进行流量与压力调节,始终让水泵工作在最高效的区间,避免“大马拉小车”的能源浪费。同时,其特有的软水处理与多级过滤功能,有效预防了水垢与腐蚀,确保系统在长期运行中换热效率不因结垢而衰减,带来稳定的使用体验。

    无论是CDU还是预制化集成,格兰富在数据中心冷却领域的实践,揭示了一个深刻的产业逻辑:在算力基建的下半场,竞争重心已从单纯的规模扩张,转向了更精细化的能效管理。可靠、稳定,是基础设施长期运维中的关键环节。

    在未来,随着能源约束的进一步收紧,这种能够将物理世界的流体控制转化为数字世界能效增量的能力,也将成为数据中心迈向高效、稳定和可持续运营的关键支撑。

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