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2021年中国数据中心制冷设备市场现状及发展趋势

2021-07-19 19:27
前瞻网
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机房空调为重要数据中心制冷设备,不同功率和密度下,数据中心制冷方式有所不同。从数据中心发展趋势来看,随着数据中心边缘化、模块化发展,未来我国新建的数据中心向着大规模、高密度的方向发展。

在此背景下,传统风冷型制冷技术已经无法满足所需的散热能力,冷冻水型制冷系统快速发展;另一方面,行级空调得到快速推广。

数据中心制冷技术日新月异,制冷设备主要为机房空调

在降低成本的推动下,数据中心制冷技术随着数据中心和云计算行业的发展,也在不断进步。到目前已经经历了三个主要发展阶段:

第一阶段(1998-2004年),主要采用风冷直膨式系统。每套空调相对独立控制和运行,属于分散式系统,可靠性较高,安装和维护简单;缺点是设备能效比较低。

第二阶段(2005-2009年),主要采用水冷系统。采用集中式冷源,冷水机组制冷效率高,冷却塔放置位置灵活,可有效控制噪音并利于建筑立面美观。达到一定规模后,相对于直接蒸发式系统更有建造成本和维护成本方面的经济优势。

第三阶段(2010年至今),采用蒸发冷却技术。由于不需要使用传统的压缩机,所以其能耗较低,将这项技术应用在全年需要提供冷量的数据机房空调系统中,并配合人工冷源使用,节能潜力巨大。

图表1:数据中心制冷设备技术发展历程

数据中心制冷设备是为保证IT设备运行所需温、湿度环境而建立的配套设施,主要包括:1)机房内所使用的空调设备,包括机房专用空调、行间制冷空调、湿度调节设备等;2)提供冷源的设备,包括风冷室外机、冷水机组、冷却塔、水泵、水处理等;3)如果使用新风系统,还包括送风、回风风扇、加/除湿设备、风阀等。

机房空调为重要数据中心制冷设备。按照制冷方式不同,机房空调分为房间级、行级、机柜级等。按照制冷冷源不同,机房空调可以分为风冷型、水冷型和冷冻水型。

图表2:数据中心制冷的模式分析

数据中心规模化趋势明显,推动机房空调市场结构转变

随云计算、AI、超算等应用发展,数据中心机柜平均功率密度数预计将逐年提升。根据中国电子技术标准化研究院发布的《绿色数据中心白皮书》,目前我国的数据中心平均功率密度为8-10kW,未来我国新建的数据中心向着大规模的方向发展。

图表3:中国数据中心单机柜功率密度分析及预测(单位:kW)

风冷型为主流数据中心机房空调,冷冻水型市场份额上升

随着数据中心绿色节能、高密度、超大规模的发展趋势,特别是大型互联网企业的新建数据中心,传统风冷型制冷技术已经无法满足所需的散热能力,冷冻水型制冷系统在高效制冷和大制冷量方面的优势,推动了其较快推广。

据赛迪顾问统计,从市场需求和销售额来看,风冷型制冷仍是目前机房空调中的主流机型,但冷冻水型制冷呈现较快增长趋势。2016-2019年,风冷型机房空调市场占有率逐年下滑;冷冻水型机房空调市场占有率逐年上升。

图表4:2016-2019年中国数据中心机房空调细分市场结构(按冷源)(单位:%)

房间级制冷份额下降,行级空调份额上升

从市场应用来看,由于房间级制冷的建设成本低、方便维护,传统数据中心和中小型数据中心常采用该制冷方式。随着新一代高密度计算和可变功率密度IT设备的应用,房间级制冷系统的制冷效率、性能等受到限制。为提升制冷效率、缩短气流路径,行级甚至机柜级等近端制冷方式逐渐在市场中使用。

根据赛迪顾问统计,2019年房间级机房空调仍然是市场的主流,其销售额达39.3亿元,市场占有率为68.5%,较2018年有所减少;2019年行级机房空调市场销售额达15.1亿元,市场占有率为26.2%,增长率达18.6%。

图表5:2016-2019年中国数据中心机房空调细分市场产品结构(按制冷方式)(单位:%)

来源:前瞻产业研究院

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