随着大型语言模型等技术的发展，智能化和数字化需求不断增长，数据中心规模也在不断扩大。根据科智咨询发布的《2022-2023年中国IDC行业发展研究报告》，从2023年到2025年，中国整体IDC业务将保持30%以上的增长速度，为数字经济发展提供算力支持。然而，从绿色发展的角度来看，这也会带来更大的能源和碳排放压力，数据中心必须加快节能减碳的步伐。
其中，提升数据中心中制冷效率作为第二大能耗源是关键。由于中国幅员辽阔，自然环境差异大，不同地区需要采用相应的制冷方式，以充分利用自然资源。同时，制冷过程中产生的余热资源也应得到更充分的利用，以实现绿色化的最大化效果。目前，相关机构和企业已经在西藏这个高海拔地区的数据中心方面取得了良好的研发成果。
根据“高海拔地区数据中心直接蒸发冷却与余热回收关键设备与系统技术”项目的科技成果鉴定会，美的楼宇科技与西藏宁算科技集团、西安工程大学黄翔教授领导的蒸发冷却科研团队合作，应用于西藏宁算数据中心的热回收直接蒸发冷却方案，能够显著提高蒸发效率、降低能耗，系统全年的制冷负载系数(CLF)可达0.05，热回收效率高达33.6%。
西藏数据中心的高效制冷优势与挑战
西藏拥有丰富的土地资源和清洁能源资源，具有巨大的开发潜力，为数据中心在西藏的布局提供了重要的资源基础，可以满足非实时性算力需求的就地建设条件。在制冷方面，西藏同样拥有与其相匹配的丰富资源，即”干空气能”。
据了解，由于干燥空气可以容纳较多水蒸气，而水蒸发成气体会吸收热量。因此，干空气在由干燥到湿润的过程中能够为空调提供所需能量，这种干燥空气所具备的能量被称为”干空气能”。西藏具有良好的室外空气质量、干燥的空气、昼夜温差大以及湿气温度低等特点，因此蒸发效率高，是中国最富有”干空气能”的地区之一，非常适合采用蒸发冷却这种制冷方式。
然而，要充分利用”干空气能”进行制冷，在西藏等高海拔地区建设数据中心并不容易。例如，高海拔地区会限制空调的制冷量。西安工程大学黄翔教授表示，高海拔地区的空气密度较小，空气相对稀薄，这会导致空调机组吸入的空气量受到限制，从而影响机组的制冷量，降低制冷效率。
此外，高海拔地区太阳辐射较强，对相关制冷设备的要求也更高。黄翔教授指出，为了确保数据中心的安全运行，避免高太阳辐射对设备的影响，高海拔地区的空调机组箱体板材等需要进行特殊处理;蒸发冷却的填料和水箱等也需要进行特定的设计，以避开长波直射的太阳辐射。
综上所述，西藏在建设数据中心方面具有巨大的资源优势，并具备实现高效制冷的基础条件。然而，也面临制冷量受限和太阳辐射影响大等挑战。
直接蒸发冷却热回收方案提升制冷效率、变废为宝
针对西藏应用蒸发冷却所面临的诸多问题，相关研究机构和厂商进行了多项针对性的研究，并将相关解决方案应用于实践中。在此次的科技成果鉴定会上，直接蒸发冷却热回收方案成为其中的代表。
美的楼宇科技水机产品公司的研发总监骆名文表示，根据西藏的特点，他们对直接蒸发冷却热回收方案进行了一系列优化。针对空气稀薄的问题，方案改进了机组空气流道，提高了空气量，从而提高了制冷效率;针对高辐射问题，方案采用了耐厚设计，提高了材料的附着力，确保了数据中心的安全可靠运行。同时，方案充分考虑了余热资源，将热量与水产养殖等结合起来。通过热回收，进一步减少了碳排放，满足了西藏地区农业生产和居民生活的需求。
经过持续的研发和实际应用改进，直接蒸发冷却热回收方案变得更加成熟。最终，该方案实现了三个方面的创新：
建立了数据中心夏季冷却和冬季加热所需的冷量和热量匹配的最优算法。该算法通过提高自然冷却和余热利用的效率，采用热通道封闭的有效气流组织设计，显著提高了空调排风温度;在水系统方面，通过水源热泵梯级提高供水温度。
研发了适用于高海拔地区数据中心的直接蒸发冷却和余热回收机组和控制方法。该设备采用了完全自然冷却和余热回收的多种运行模式，采用合成纤维复合高分子填料，在高海拔室外气象条件下显著提高了蒸发效率和降低能耗，扩展了数据中心自然冷却的工作范围，全年的制冷负载系数可达0.05，节能效果显著。
研发了利用数据中心蒸发冷却空调排风余热回收系统，应用于现代农业养殖，热回收效率达到33.6%，有助于改善高海拔地区现代农业养殖的环境。
因此，西藏宁算数据中心充分利用了高海拔地区的资源优势，实现了更大程度上的节能减碳，形成了良好的生态系统。
西藏资源优势转化为商业竞争力
通过应用直接蒸发冷却热回收方案，西藏宁算数据中心进一步提高了对清洁能源的利用程度，有助于降低成本，更符合低碳运营的要求，并提高了计算能力，能够更好地满足算力需求，从而推动了西藏宁算数据中心市场的开拓。
西藏宁算科技集团有限公司董事长蒋宁表示，目前离线计算仿真训练、大模型训练等需求不断增加，这需要大量的非实时性算力支持，并对低成本有着更迫切的需求。但随着芯片计算能力的增强，能耗也随之增加，对能源和制冷的需求也越来越高。
此时，西藏的优势逐渐显现出来。一方面，西藏拥有丰富的清洁能源，根据西藏的”十四五”规划，到2025年，西藏将建成国家清洁可再生能源利用示范区，水电装机容量将超过1500万千瓦，光伏太阳能装机容量将超过1000万千瓦，能够满足数据中心的能源需求，并建立起成本优势;另一方面，资源利用效率提升，直接蒸发冷却热回收方案等提高了制冷效率，并充分利用余热，在低成本的情况下实现了高效制冷，有助于提高数据中心的效率，满足更多的算力需求。综合这两个方面，西藏的资源优势将转化为商业竞争力。
在这种情况下，西藏宁算数据中心的市场前景将更加广阔。目前，除了国内市场，他们还积极拓展南亚市场。
蒋宁指出，南亚国家如尼泊尔的机房规模普遍较小，而且PUE值往往超过2.5。因此，采用直接蒸发冷却热回收方案的西藏宁算数据中心具有明显的优势。通过云平台和陆地光纤，西藏宁算数据中心已为尼泊尔客户提供服务，并计划将尼泊尔作为转运点，进一步将西藏的高质量、低成本的存储和计算能力输出到南亚各国。在数字化时代，算力是核心生产力，为推动算力水平提高和资源利用效率提升，必须因地制宜推动清洁能源丰富地区的数据中心建设，并持续加快技术和相关方案的创新，提高制冷效率，以充分利用资源，降低使用成本。直接蒸发冷却热回收方案正是我国推动数据中心朝着高算力、高技术、高能效方向发展的缩影，在技术的推动下，我国更多地区的清洁能源将得到利用，低成本、绿色低碳的算力将逐步成为”标配”，成为与水电一样随时可用的资源，为数字经济的发展提供强有力的支持。
