冷卻系統是數據中心最重要的組件之一。它們通常消耗數據中心總能量的一半左右，并且是維持安全操作環境所必需的。美國供暖、制冷和空調工程師協會 ( ASHRAE ) 熱指南建議服務器入口的理想溫度在 64.4° F 到 80.6° F 之間，相對濕度在 40% 到 60% 之間。如果未達到理想溫度，IT 設備可能會發生故障，導致代價高昂的損壞并增加停機時間。雖然傳統的數據中心冷卻系統通常涉及 CRAC/CRAH 單元，但近年來出現了許多創新，使數據中心冷卻更加高效且成本更低。

以下是現代數據中心冷卻技術的一些頂級創新：

1.直接芯片冷卻

液體冷卻是一項顯著改變了數據中心冷卻方式的創新，是當今最流行的冷卻技術之一。有許多不同的液體冷卻系統，每一種新的創新都能提供更高的效率。直接芯片冷卻是一種更新的液體冷卻技術，其中液體冷卻劑通過管道輸送到芯片。冷卻劑吸收芯片的熱量并將其帶走，直接冷卻處理器。直接芯片冷卻被認為是數據中心散熱最有效和最高效的方法之一。

直接芯片冷卻有很多好處，首先是降低能耗，因為液體冷卻減少了高達 90% 的所需氣流量。此外，液冷的承載能力比傳統風冷高出3500倍。另一個好處是提高了處理能力，因為由于更精確的目標冷卻，設備可以支持更大的芯片密度。此外，更有效的散熱需要更少的設備空間。最后，由于冷卻保持在機柜內部，因此不需要行內冷卻裝置。這對應于設備過熱的可能性較低，而設備過熱是數據中心停機的主要原因。

2.兩相浸沒冷卻

液冷已經改變了數據中心的冷卻系統，并成為當今最流行的冷卻技術之一。有許多不同類型的液體冷卻，并且正在開發更多創新來增強這種相對較新的技術。兩相液浸冷卻涉及將電子元件浸沒在介電傳熱液體浴中。這種流體的沸點為 50° C，是比空氣、水或油更好的導熱體。由液體和發熱部件之間的相互作用形成的蒸汽被動地促進熱傳遞。2021 年，微軟測試了一種兩階段沉浸技術，使其成為第一家在生產環境中運行兩相浸入式冷卻的云提供商。該公司正在試驗在海洋中部署數據中心“吊艙”，以更接近由可再生能源供電且部署時間短的自我維持數據中心單元。

兩相浸入式冷卻有很多好處，首先是更高的效率和節能。與風冷相比，這種冷卻技術在數據中心具有 >90% 的效率優勢。此外，由于組件不受溫度變化的影響，因此該技術提高了可靠性。因此，由于不需要冷卻風扇，因此降低了潛在的故障，而冷卻風扇通常會因振動而導致性能下降。兩相浸沒式冷卻還具有更高的計算密度，因為不再需要占用相對較大空間的散熱器和冷卻風扇。然后可以將設備放置得更近，在同一空間內將計算能力提高多達 10 倍。

3.地熱降溫

地熱冷卻是一項已經存在了相當長一段時間的技術，但沒有多少數據中心利用它的低成本和環保優勢。這種冷卻系統類似于空調或空氣源熱泵，因為熱量從數據中心內的空氣中吸收并轉移到另一個區域。然而，地熱熱泵使用地面作為其散熱器，而不是像傳統空調那樣將空氣排放到室外。該系統使用充滿水和/或冷卻劑的閉環管道系統實施，該管道系統穿過充滿傳熱填充物的垂直地下井。該系統的一些組件包括一個室內處理單元和一個連接地下水源的埋地管道系統。當水被抽上來時，這些組件被激活，

地熱冷卻可降低運營成本，因為熱泵系統不燃燒燃料并提供高達 5:1 的電力利用率。據報道，與傳統供暖或制冷系統相比，熱泵的用電量減少了 25% 至 50%。這也使其更加環保，因為這些泵不消耗任何化石燃料，而且它們比傳統的 HVAC 設備使用壽命更長。此外，從長遠來看，地熱冷卻可以節省資金，因為與涉及每月運輸燃油和丙烷的其他系統相比，它的運營成本非常低。與維護相關的成本也較低，因為維護的頻率低于傳統 HVAC 系統。

4.微通道液冷

微通道液體冷卻是直接到芯片液體冷卻的擴展，增加了直接針對 CPU、GPU 和內存模塊的冷板。在散熱前提下運行，密封金屬板將設備中產生的熱量傳播到小的內部流體通道中。這種技術為大表面積提供冷卻，而小的流體通道促進流動的冷卻劑和加熱表面之間的相互作用。

這種類型的冷卻對數據中心越來越有利，因為它通過增加熱交換器中的翅片與周圍空氣之間的空氣側熱傳遞來提高性能。據報道，整體傳熱性能v 提高了 20% 到 40%，同時空氣側壓降急劇降低。換熱器的尺寸也縮小了 10% 到 30%，重量減輕了 60%，從而減少了數據中心的占地面積。這種冷卻方法還降低了成本，因為制冷劑和材料成本更少。

5.微對流液冷

微對流液體冷卻在緊湊型冷卻模塊中使用大量小型流體射流，從而改變了芯片級的冷卻性能。該技術旨在提高具有最密集計算配置文件的應用程序的性能。當微對流冷卻促進垂直流到設備上時，會產生高效的湍流，從而產生熱量。這增加了用于散熱的傳熱系數，因此消除了熱界面材料的使用。

由JetCool創建的微對流液體冷卻是革命性的，因為它可以冷卻一些最強大的處理器。據報道，該技術每年可為數據中心節省高達8% 的能源成本和高達 90% 的水成本。它的開發是為了應對數據中心使用的大量能源，因為它們每年使用地球總能源的 3%。在這 3% 的能源中，40% 的能源被冷卻基礎設施消耗，以確保處理器和其他設備的效率。微對流液體冷卻雖然是一項相對較新的技術，但有望促進數據中心利用能源的方式發生重大變化。

6.校準矢量冷卻（CVC）

校準矢量冷卻 (CVC) 由IBM于 2005 年設計，用于其刀片服務器系列和其他靠近其計算設備的產品。CVC 涉及將冷凍空氣傳遞到具有最高溫度的高密度系統的部分。這可以降低設備溫度并限制冷卻設備所需的內部冷卻風扇的數量。CVC 大大提高了冷卻技術的效率，因為它改進和優化了計算機和服務器系統中的冷空氣流動。因此，可以更好地在整個數據中心分配電力，因為只有需要冷卻的設備才會冷卻，而不是不管其溫度如何都冷卻所有設備。