CAUSIFOLD
한국어English日本語简体中文Español
字号

Energy

效率提高了,用电却更多了

HAWK模型显示,PUE下降与数据中心总功率上升可以同时发生,揭示液冷系统单独优化的局限。

CAUSIFOLD · 2026-10-12

服务器机柜、CDU换热器和室外散热设备之间两套冷却循环的概念图
示意服务器侧与设施侧相互分离的冷却回路。颜色及箭头说明流向和传热,并非HAWK或LG产品的实际管道布置。

德国斯图加特大学高性能计算中心的HAWK超级计算机采用液冷系统。

研究人员分析了21个月的运行数据,并据此建立模型,将服务器与冷却设施的耗电量一起计算。

当室外环境条件相同时,研究人员比较了17°C与27°C两种冷却水供水温度。结果出人意料。

27°C设置下,整个数据中心的功率消耗增加了约3.5%。

然而,数据中心广泛使用的能效指标PUE反而更低。 1

衡量效率的数字变好了,实际用电却更多了。

为什么会这样?

PUE衡量的并不是同一件事

PUE是数据中心总功率与服务器等IT设备功率之比。

如果IT设备消耗100,连同冷却和供电设施在内的总消耗为120,PUE就是1.2。它越接近1,IT设备以外的附加能耗占比就越小。

IT设备100加设施能耗20得总能耗120和PUE 1.20的等角示意图
说明性算例:IT设备功率100,加上冷却、供电等设施功率20,总功率120,PUE = 120 ÷ 100 = 1.20。

HAWK的实际运行数据表明,提高冷却水温度后,在一组条件下液冷系统耗电量减少了60%以上,而IT设备的耗电量增加了约3%。 1

原因在于冷却水变暖可能使芯片温度升高,从而增加服务器的功耗。

也就是说,冷却设备可以更省电,服务器却可能更耗电。

PUE对这两部分的变化处理方式不同。冷却功率下降、IT功率上升时,PUE容易下降。但如果服务器增加的耗电量超过冷却设备节省的部分,数据中心总耗电量反而会上升。

以HAWK运行数据校验的模型,就模拟出了这样的情况。

17°C时总功率2995.4kW,27°C时3103.5kW,而PUE下降的比较图
HAWK模型仿真:室外湿球温度为5°C时,供水17°C与27°C对应总功率2,995.4kW与3,103.5kW。图中的PUE小数值是依据论文曲线作出的近似读数,并非已经核实的精确表格数据。

最佳供水温度不是固定值

这并不意味着冷却水越冷越好。

HAWK模型显示,室外温度较低时,较冷的供水更有利于降低总功率;室外温度较高时,较暖的供水反而更有利。 1

最优供水温度随室外环境与服务器运行状况而变化。

这正是液冷设施难以单独优化的原因。仅仅调整一个水温设定,就会同时改变服务器与冷却设施的耗电量。

LG开始把芯片与冷水机组连在一起

LG电子近期提出的**“Chip-to-Chiller”**方案体现了同样的变化。

这一方案试图将从芯片上吸热的冷板(Cold Plate)、循环分配冷却液的冷却液分配装置(CDU),直到建筑内的大型冷水机组(Chiller),作为一个整体冷却系统进行管理。

AI Chip、Cold Plate、CDU、Chiller一体化冷却范围的等角示意图
说明一体化冷却管理范围的概念图。芯片接触冷板,CDU通过换热将服务器侧与设施侧的冷却液回路隔开。不代表LG实际产品或管道布置。

LG还在9月公布了协调管理这些设备的软件。按照LG的说明,该软件可预测冷却负荷,协同调整CDU和冷水机组的运行。 2

产能也在扩张。10月1日,LG宣布将在美国新建面向AI数据中心的冷水机组生产设施,并提高韩国平泽和昌原工厂的产能。 2

过去主要生产冷水机组的企业,如今已经把业务延伸到芯片附近的冷却环节。

数据中心冷却的系统边界由此扩大。

PUE的制度地位却仍在增强

尽管技术发生变化,PUE仍是评价数据中心的主要指标之一。

今年1月,ISO与IEC发布了PUE国际标准的第二版。 3

欧盟委员会也在9月通过一项建立数据中心欧盟共同评级制度的授权条例,将PUE列为重要评价指标。截至10月12日,这项条例仍在接受欧洲议会审查。 4

PUE并非已经失去价值。

用它比较为了维持IT设备运行,冷却与供电设施需要消耗多少额外电力,仍然十分有用。

但不能因此把它等同于整个数据中心的能源效率。

国际能源署的4E能效合作项目今年在分析液冷技术时也指出,液冷带来的实际节能效果可能无法在PUE中充分体现。 5

HAWK还展示了反方向的偏差:PUE改善了,整体用电却增加了。

衡量的究竟是哪一种效率

数据中心的效率并非只有一种。

冷却与供电系统耗电多少、整个设施耗电多少,以及每单位电力可以完成多少计算,回答的是不同的问题。

随着AI服务器发热量增加、液冷系统越来越接近芯片,这些区别也愈加重要。

因此,在用数字讨论效率之前,应该先问:

衡量的究竟是哪一种效率?

PUE变低,并不等于用电量变少。

注释

1. Mashhur Gheni, Henner Kerskes, Konstantinos Stergiaropoulos, “Operational analysis of the cooling system in a direct liquid-cooled data center: a measurement and simulation study on the impact of supply water temperature,” Applied Energy 403 (2026), 127061。DOI: 10.1016/j.apenergy.2025.127061。在21个月的实测运行数据中,17°C与约25°C条件的比较显示,液冷系统功率最多降低63.3%,IT设备功率增加约3.15%。17/22/27°C条件的比较以及PUE与总功率相背离的结论,来自经实测验证的模型仿真。室外湿球温度为5°C时,总功率分别为2,995.4kW(17°C)与3,103.5kW(27°C)。论文原文

2. LG Electronics, “LG Electronics Showcases ‘Chip-To-Chiller’ Cooling Solutions at Data Center World Asia 2026,” 2026-09-29;“LG Electronics Expands Chiller Production for AI Data Centers to Three Factories,” 2026-10-01。系统组成与软件功能来自LG的产品及业务说明,并非HAWK研究的独立实测结论。Chip-to-Chiller · 扩大产能

3. ISO/IEC 30134-2:2026, Information technology — Data centres key performance indicators — Part 2: Power usage effectiveness (PUE), Edition 2, 2026-01。IEC标准

4. European Commission, Commission Delegated Regulation establishing a common Union rating scheme for data centres, C(2026)03472, 2026-09-21。欧洲议会程序2026/2895(DEA)截至2026-10-12仍等待委员会决定;审查期已于10月6日延长两个月。欧洲议会官方程序

5. IEA 4E EDNA, Liquid Cooling in Data Centres, 2026-06-22。报告指出PUE可能低估液冷技术的实际节能收益。官方报告