產好魚、有美景的東江湖，近兩年又給人們帶來了新驚喜：“養”出了我國最節能的數據中心。

“我們用東江湖水作為冷源，采用與湖南大學聯合研發的‘熱管高效換熱技術’，降低數據中心在散熱上的能耗，PUE（能源效率指標）控制在1.05—1.16范圍內。目前，東江湖大數據中心能耗和運行成本可降低40%左右，是全國最節能的數據中心之一。”長沙麥融高科股份有限公司董事長、首席專家廖曙光對科技日報記者說。

悠悠東江水 帶走數據中心熱量

“互聯網+”和大數據技術的迅猛發展，讓承擔技術發展的基礎設施大數據中心，變得越來越龐大，所對應的能耗也逐年驟增。數據中心能耗，主要來自IT設備運行及設備散熱這兩大部分。其中，用于散熱的冷卻系統能耗，占到了機房總能耗的30%—50%。

在業內，有一種衡量能源使用效率的指標，即PUE。這一數值越接近1，則代表著散熱的能耗越低，也就越節能。在我國，數據中心的平均PUE值徘徊于2.0—3.0，遠高于發達國家。

“衡量數據中心運轉水平的指標，有服務范圍、運算速度、存儲可靠性等。要優化這些指標并不算難。但要降低散熱能耗，卻是大難題。”數據中心運營維護方、湖南云巢信息科技有限公司董事長雷建軍說。

除了數據中心諸多設備散熱難，隨著計算機技術的發展，CPU體積越來越小、熱密度越來越高，也極易因過熱引起“熱失效”，造成機器宕機。高效散熱，也是CPU技術亟須解決的瓶頸難題。

如何破？業內刮起了“自然風”。利用自然冷源，如空氣、水等，冷卻數據中心系統，能耗低、能源利用效率高，廣受歐美等發達國家的關注。雅虎“雞窩”式數據中心、Facebook的數據中心和微軟柏林等地的數據中心，均直接利用了室外空氣對服務器進行冷卻。谷歌比利時數據中心則利用運河水帶走服務器熱量，PUE值在1.1到1.3之間。

受此啟發，東江湖不可復制的冷水資源被團隊“瞄”上了。東江湖水面面積160平方公里，正常蓄水量81.2億立方米，其下游的小東江水溫常年保持在8—13℃，水質清澈，年徑流量達15億立方米。

根據對東江湖歷年水位和水溫的調查，及實地考察，專家推算出，在東江湖可利用自然冷源的時間，有望占據數據中心總運行時間的99%，能大幅降低數據中心能源消耗和運行成本。

2016年4月，東江湖大數據產業園建設啟動。麥融高科股份有限公司成為了數據中心冷卻技術的系統集成、產品技術、工程技術實施者。一年后的6月下旬，自帶“冷庫”的東江湖大數據中心開業，年均PUE值控制在1.15以內，年節約用電5000萬度以上。資興市政府相關負責人表示，預計整個東江湖大數據產業園投入運營后，年節約用電量有望高達50億度。

巧“取”豪“奪” 最節能數據中心這樣煉成

聽起來“輕松”的方案，實施起來，卻依靠著團隊的巧“取”豪“奪”，才最終成就了這座中國最節能的數據中心。

取水，是第一個技術活。湖南大學教授張泉介紹,取水點選在離東江湖發電水壩大約10公里的位置。從水壩流出，到取水點，水溫穩定在12攝氏度左右。“水壩深水區水溫在4—5攝氏度左右，但基于在散熱過程中不產生冷凝水的需求，選擇了12攝氏度水溫點取水。”同時，在分析了東江湖20年左右的水文資料后，進行了取水點的“蓄水房”的判斷定位，以確保取水成功。

張泉透露，為數據中心散熱，節能是目標，但安全卻是第一要務。“每宕機一次，按全球造成的損失賠償平均價格看，在240萬美元左右。數據中心必須確保24小時不間斷工作。”

怎么辦？必須有“備胎”。團隊準備了“雙電源”備用，并搭配了蓄電電池、柴油機發電，及兩個可儲存360立方水的蓄冷罐，多“備胎”確保數據中心不宕機。

此外，他們還將來自航空航天的熱管技術“移植”到數據中心，用于熱交換。別看熱管技術早在上世紀就有，可在具體應用時，工質的“配方”、熱管結構等，都屬于“秘方”級技術。最終，數據中心充分利用了微通道熱管的高效潛熱換熱進行機柜冷卻，常年可實現無動力運行。運行中，還實現了無冷凍水進入機房，大大降低了冷凍水可能帶來的泄漏等安全隱患，提高了服務機架的利用率。

廖曙光總結，團隊為項目規劃了兩套制冷系統：一套為湖水直供系統，深層湖水經換熱器制取冷凍水為服務器降溫，換熱后的湖水經密閉管道排放至東江湖下游，全程對湖水水質無影響。另一套為集中式冷凍水系統，配置4臺高壓離心式水冷機組及配套設施作為備用， “我們致力于打造趕超世界先進水平的數據中心。”他說。

“一般數據中心PUE值能做到1.5，就很不錯。東江湖數據中心的PUE值保持在1.05至1.16之間。”雷建軍說。截至目前，數據中心共有350個機柜、3000多個服務器運行，比采用空調制冷的普通數據中心節能高達30%以上。

熱管技術為核心 將精準降溫進行到底

安全可靠節能，東江湖數據中心獲得了國家最高等級的A級機房認證，成為了我國最綠色節能的互聯網數據中心。該節能案例，還被寫入了我國首部數據中心節能技術教材——《數據中心節能技術與應用》。

然而，這只是起點。麥融高科股份有限公司和湖南大學的聯合團隊，還有著更多的夢想：要以熱管技術為核心，不斷衍生出新生代技術和產品。

目前，團隊正著力研發“靶向冷卻技術”。該技術可改變以往對房間級制冷、行間級制冷的“套路”，直接瞄準“元件級制冷”，對需要冷卻的芯片等核心元件進行精準制冷。這一研究，已獲國家重點研發計劃支持，并已在我國超級計算原型機上進行了“初體驗”。

針對集中蓄冷，存在的占用面積大等問題，團隊則擬利用相變儲能材料，結合三元雙向換熱技術，研究分布式蓄冷產品和系統。

“熱管技術早在上世紀就有了。但仍有很多核心技術需進行深入研究。我們在進行理論研究的同時，還在進行大量的實驗認證，解決這些技術在應用上的關鍵難點。”廖曙光說。（俞慧友）