数据中心产业属于高能耗产业,能源成本占数据中心总成本的一半以上。随着“双碳”政策实施以及“东数西算”工程的全面启动,低碳节能、绿色集约成为数据中心产业的重点发展方向。空调系统是数据中心节能的重要环节,间接蒸发冷却以及液冷技术的应用成为行业的风向标。

数据中心行业成为空调市场的“蓝海”

随着云计算大数据、人工智能、物联网的深入发展,数据中心规模增长迅速。2017-2021年,中国传统IDC业务市场规模由600亿元增长到1200亿元,平均年增长率达到19%。最新数据显示,截止到2022年9月,中国在建及规划数据中心项目超过600个,其中在建数据中心项目超过400个,规划数据中心(处于规划阶段,尚未开工建设)200个左右。可想而知,数据中心行业空调系统市场面临空前机会。

图表 1 在建和规划数据中心在建项目列表(部分)

我们知道,数据中心属于重资产行业,投资动辄就得上亿,十亿、几十亿甚至上百亿,从数据中心建设投资来看,机电设备投资占比超过70%,其中空调系统设备约占20%。空调系统作为保证数据中心IT设备运行所需温、湿度环境而建立的配套设施,是数据中心制冷必不可少的环节,主要包括机房内空调设备、冷源设备、新风系统等。

据悉,在数据中心的能耗分布中,在非IT设备的能耗中,空调设备的能耗占据了绝大部分。数据中心想要减少碳排放,降低耗电量和能耗费用,首先需要考虑优化空调系统。随着“双碳”政策的实施,空调系统的节能减排成为各厂家争先研发的方向。

现阶段,从数据中心制冷设备供冷方式来看,风冷型仍是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,特别是在大型互联网企业的新建数据中心中,间接蒸发冷技术与机械制冷相结合以及液冷技术的应用成为行业发展方向。

2022年,“东数西算”工程以来,一大批规划数据中心项目开工建设,数据中心空调系统迎来发展机遇,据科智咨询数据,2021年,中国数据中心空调系统市场规模超过70亿元,2025年中国数据中心空调系统市场规模超过150亿元,哪些空调系统企业会分得一杯羹?

国内外企业争相“蚕食”数据中心行业空调系统市场

目前,中国数据中心机房空调企业维谛技术占有绝对优势,处于第一梯队的位置,在行业中处于领导地位;佳力图、艾特网能、依米康、华为和英维克处于第二梯队,行业内影响力处于优势地位;近年来,在国家政策支持下,国内企业不断发展壮大,海尔、格力等国内自主品牌日益崛起。

图表 2  数据中心行业机房空调市场企业分布

冷水机组是冷源设备中最重要的组成部分,当前数据中心的冷水机组应用中,欧美品牌占据绝对主导,主要以开利、江森自控约克、特灵、麦克维尔四家为主,近年来以美的、格力为代表的本土企业,进入数据中心市场。随着磁悬浮压缩机节能技术的应用和推广,磁悬浮离心式冷水机组逐步得到数据中心用户的认可,国内市场磁悬浮离心式冷水机组主要厂家有海尔和佳力图等。

目前数据中心行业数据中心空调系统整体技术水平发展已经到了相对成熟阶段,技术、品牌、服务等综合实力成为核心竞争力。

间接蒸发冷却厂家分得“一杯羹”

目前,大型及超大型高密数据中心成为趋势,对数据中心空调系统提出更高的要求。同时,国家“双碳”政策以来,数据中心节能减排成为行业重要指标,自然冷源的有效利用成为空调系统节能的创新点,而间接蒸发冷却技术在充分利用自然冷源方面处于优势地位,成为了数据中心的“新宠”。例如,秦淮数据在怀来数据中心项目中应用间接蒸发冷却解决方案,可以节约60%以上的空调系统能耗,充分利用自然冷源做到节能减排。

间接蒸发冷却解决方案,与传统制冷方案,以及其他自然冷却方案对比,有着明显的优势。例如:自然冷源利用效率高、造价相对低、集成度高、高效换热、环境要求简单。间接蒸发冷却技术是数据中心制冷系统迈向绿色化、简单化的重要里程碑,并向智能化演进,成为了绿色数据中心的首选方案。

图表 3  间接蒸发冷却技术优劣势

间接蒸发冷却方案在方案设计和地域限制的缺点,使得项目实施环节复杂化。一方面是方案设计阶段,需要蒸发冷却设备厂商和设计单位紧密合作,按照间接蒸发冷却技术设计,同时,不同设备厂商对土建有要求,在空间和占地方面有技术要求,一线城市应用具有局限性,二三线城市应用是未来重点发展区域,如果前期方案设计好将是一劳永逸。

另一方面,间接蒸发冷却效能受气候条件的限制。间接蒸发冷却工作原理:利用室外低温空气,与室内热空气进行换热;如果室外温度较高,可以开启喷淋增加换热效率,并可以利用内置的压缩机等补冷系统提供充足冷量。随着AI技术的应用,智能化调配室内制冷设备运行,在保证机房正常室温的同时做到节能减排。随着机房室内温湿度范围要求越来越宽松,间接蒸发冷却应用的区域更加广泛,比如在深圳也有应用案例,只是相对北方项目案例的效率有所降低。

与液冷相比,间接蒸发冷却技术成本更低,短期内市场应用空间更为广阔。液冷由于成本较高,现阶段应用只限于阿里、腾讯等少数互联网企业应用,随着数据中心项目建设加速,空调系统企业迎来机会;未来,间接蒸发冷却市场被推广起来,像华为、英维克、中兴通信等具有技术领先的优势企业成长空间较大。

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