隨著AI和高性能計(jì)算持續(xù)推動(dòng)需求增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)正以同樣驚人的速度發(fā)展。曾經(jīng)的高密度機(jī)架如今已成為標(biāo)準(zhǔn)配置，冷卻系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)從原先的數(shù)年縮短至數(shù)月，項(xiàng)目規(guī)模和復(fù)雜程度在各個(gè)區(qū)域持續(xù)攀升。

發(fā)展方向十分明確：快速變化的標(biāo)準(zhǔn)、更高的密度、學(xué)科間更緊密的集成，以及在更嚴(yán)格約束下更快的交付速度。全球工程設(shè)計(jì)咨詢公司Black & White Engineering團(tuán)隊(duì)在此概述了預(yù)計(jì)將在2026年塑造數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的趨勢(shì)。

一、液冷成為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的一部分

液冷現(xiàn)已成為數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的主流考慮因素，出現(xiàn)在大多數(shù)新項(xiàng)目中，而不再局限于少數(shù)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用。隨著機(jī)架密度超過(guò)空氣冷卻的極限，芯片級(jí)直冷和機(jī)架級(jí)液冷系統(tǒng)正從孤立試驗(yàn)轉(zhuǎn)向整個(gè)設(shè)施的計(jì)劃部署。

在未來(lái)一年，重點(diǎn)將放在標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性上，針對(duì)不同服務(wù)水平協(xié)議，協(xié)調(diào)混合冷卻方案的控制、安全系統(tǒng)和維護(hù)流程。最終，成功將更少取決于冷卻方法本身，而更多取決于它與電力、監(jiān)控和運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的有效集成程度。

二、應(yīng)對(duì)極端機(jī)架密度的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)

每機(jī)架100-200千瓦以上的設(shè)計(jì)負(fù)載正成為越來(lái)越常見(jiàn)的需求。然而，高密度并非默認(rèn)配置，這迫使整個(gè)站點(diǎn)的機(jī)械和電氣架構(gòu)進(jìn)行重新思考，以滿足最低平均密度的同時(shí)為高密度預(yù)留空間。冷卻系統(tǒng)、配電系統(tǒng)甚至結(jié)構(gòu)布局都在進(jìn)行調(diào)整，以應(yīng)對(duì)這些高密度帶來(lái)的增重、散熱和布線復(fù)雜性。

這種升級(jí)影響生命周期的每個(gè)階段。調(diào)試工作更加艱巨，冗余策略正在重新設(shè)計(jì)，運(yùn)營(yíng)中的容錯(cuò)空間持續(xù)縮小。

2026年的挑戰(zhàn)將是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的可維護(hù)性，設(shè)計(jì)出能夠處理這些負(fù)載的設(shè)施，同時(shí)保持可維護(hù)、可適應(yīng)和安全運(yùn)營(yíng)，以適應(yīng)各種密度需求。

三、從單一建設(shè)到工業(yè)化規(guī)模交付

數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)已進(jìn)入工業(yè)化新階段。市場(chǎng)已超越漸進(jìn)式云增長(zhǎng)：AI需求、超大規(guī)模整合以及多站點(diǎn)園區(qū)戰(zhàn)略正將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變?yōu)榭膳c交通或公用事業(yè)相媲美的全球基礎(chǔ)設(shè)施類(lèi)別。這一轉(zhuǎn)變正從根本上改變?cè)O(shè)施的設(shè)計(jì)、融資和采購(gòu)方式。

項(xiàng)目規(guī)模顯著增加。曾經(jīng)提供4-12兆瓦的單棟建筑現(xiàn)在只是數(shù)據(jù)大廳，成為數(shù)百兆瓦多建筑園區(qū)的一部分，作為工業(yè)資產(chǎn)分階段交付，而非一次性開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。這種規(guī)模要求設(shè)計(jì)的可重復(fù)性、確定性和排序，這是小型定制項(xiàng)目從未需要的。因此，工程正朝著產(chǎn)品化方向發(fā)展——將電力系統(tǒng)、冷卻設(shè)備和白空間視為可跨區(qū)域部署的可配置工業(yè)產(chǎn)品。

資本正在加速這一轉(zhuǎn)型。除超大規(guī)模運(yùn)營(yíng)商外，主權(quán)財(cái)富基金、養(yǎng)老基金和基礎(chǔ)設(shè)施投資者現(xiàn)在正推動(dòng)開(kāi)發(fā)。這些投資者期望可預(yù)測(cè)的成本曲線、壓縮的交付時(shí)間表和投資組合級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化，獎(jiǎng)勵(lì)那些能夠大規(guī)模復(fù)制經(jīng)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的平臺(tái)，同時(shí)懲罰高風(fēng)險(xiǎn)的定制建設(shè)。

因此，工程的重心正從圖紙和施工包轉(zhuǎn)向供應(yīng)鏈集成、模塊化策略和工廠主導(dǎo)制造。問(wèn)題不再是"我們能設(shè)計(jì)嗎？"而是"我們能在全球范圍內(nèi)重復(fù)按時(shí)生產(chǎn)嗎？"數(shù)字化工程、配置引擎和參數(shù)化機(jī)電系統(tǒng)正成為滿足機(jī)構(gòu)資本期望和實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模交付的必備要素。

四、電網(wǎng)限制下的電力創(chuàng)新

在所有主要地區(qū)，獲得可靠和可擴(kuò)展的電力已成為新增容量的決定性約束。開(kāi)發(fā)商從最早的可行性階段就與公用事業(yè)公司更緊密合作，并探索現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電作為橋梁和緩沖，同時(shí)推進(jìn)讓數(shù)據(jù)中心通過(guò)提供電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng)成為更廣泛解決方案一部分的選項(xiàng)。

燃?xì)廨啓C(jī)和往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)解決方案仍是最實(shí)用的近期選擇，而更長(zhǎng)遠(yuǎn)的替代方案，如氫氣就緒電廠和小型模塊化核反應(yīng)堆，正從概念穩(wěn)步推進(jìn)到可行性階段，但仍是原型而非標(biāo)準(zhǔn)。一些運(yùn)營(yíng)商還在改造退役發(fā)電站用于聯(lián)合發(fā)電，認(rèn)識(shí)到前核電站址可能為下一代反應(yīng)堆提供最安全、最實(shí)用的基地。

正如IEEE的《數(shù)據(jù)中心增長(zhǎng)與電網(wǎng)準(zhǔn)備》報(bào)告（2025年5月）所指出，擴(kuò)張規(guī)?，F(xiàn)在正將數(shù)據(jù)中心在電網(wǎng)影響和監(jiān)管審查方面推向與主要發(fā)電資產(chǎn)相同的類(lèi)別。曾經(jīng)消耗數(shù)十兆瓦的設(shè)施現(xiàn)在計(jì)劃消耗數(shù)百兆瓦，暴露出輸電限制和保護(hù)協(xié)調(diào)方面的差距。因此，工程焦點(diǎn)正從設(shè)施邊界擴(kuò)展到其與電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)交互。

已知方法包括與發(fā)電聯(lián)合布局、現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)能以及支持需求響應(yīng)參與和電壓穩(wěn)定的混合交流/直流架構(gòu)。這一發(fā)展對(duì)電氣工程師提出新要求，他們必須設(shè)計(jì)能夠承受故障、與公用事業(yè)繼電器實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，并作為可控電網(wǎng)資產(chǎn)而非被動(dòng)負(fù)載運(yùn)行的系統(tǒng)。

韌性現(xiàn)在的衡量標(biāo)準(zhǔn)不僅是正常運(yùn)行時(shí)間，還包括靈活性——適應(yīng)不斷變化的電網(wǎng)可用性、監(jiān)管和能源定價(jià)的能力。到2026年，電網(wǎng)準(zhǔn)備度將成為整個(gè)數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)的決定性差異化因素。

五、AI驅(qū)動(dòng)的運(yùn)營(yíng)和設(shè)計(jì)

AI正嵌入數(shù)據(jù)中心生命周期的每個(gè)階段。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，自動(dòng)化BIM工具和內(nèi)部自動(dòng)化的使用提高了效率。一旦投入運(yùn)營(yíng)，機(jī)器學(xué)習(xí)算法已被用于動(dòng)態(tài)優(yōu)化氣流、泵速和配電。

下一步將看到AI在系統(tǒng)中更集中的應(yīng)用，創(chuàng)建融合網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)數(shù)字孿生，可以持續(xù)測(cè)試和優(yōu)化設(shè)施性能。這一轉(zhuǎn)變正在改變現(xiàn)場(chǎng)所需的技能：運(yùn)營(yíng)人員現(xiàn)在需要解釋和訓(xùn)練AI模型，管理集成數(shù)字平臺(tái)，并監(jiān)督液冷和AI輔助控制協(xié)同工作的環(huán)境。

越來(lái)越多的冷卻、電力和控制系統(tǒng)的打包設(shè)備配備了嵌入式AI和支持IP的接口，可將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)街醒肫脚_(tái)。這種融合將加速有意義的數(shù)字孿生的開(kāi)發(fā)——能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬以進(jìn)行容量規(guī)劃、預(yù)測(cè)性維護(hù)和可持續(xù)性基準(zhǔn)測(cè)試的模型。

這一演進(jìn)的核心是數(shù)據(jù)。能夠跨所有系統(tǒng)捕獲和分析性能信息的設(shè)施將更有能力展示效率、預(yù)測(cè)維護(hù)需求并滿足日益嚴(yán)格的報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)。

六、可持續(xù)性成為核心設(shè)計(jì)學(xué)科

可持續(xù)性已從次要考慮因素演變?yōu)楹诵脑O(shè)計(jì)原則。與此同時(shí)，高密度工作負(fù)載的快速增長(zhǎng)正暴露出能源和水效率之間的緊張關(guān)系，特別是在蒸發(fā)系統(tǒng)中降低PUE可能增加WUE的情況下。這種平衡現(xiàn)在需要在整個(gè)設(shè)施層面進(jìn)行管理。

它現(xiàn)在影響每個(gè)決策，從結(jié)構(gòu)材料的選擇、減少隱含碳到水資源管理和廢熱回收。示例包括模塊化木結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)可再生能源發(fā)電和改進(jìn)的熱再利用策略，液冷系統(tǒng)也有助于提高能源效率并降低隱含碳影響。

外部審查正在加強(qiáng)，特別是在歐洲。能夠展示可衡量進(jìn)展的開(kāi)發(fā)商和運(yùn)營(yíng)商，如更低的PUE、水再利用、循環(huán)材料采購(gòu)和經(jīng)驗(yàn)證的碳報(bào)告，將更容易獲得規(guī)劃許可和投資支持。

2026年展望

數(shù)據(jù)中心行業(yè)正進(jìn)入一個(gè)由物理學(xué)和金融同等定義的階段。冷卻和電力需求正推動(dòng)快速創(chuàng)新，而工業(yè)規(guī)模投資正在重新定義項(xiàng)目的構(gòu)想、融資和交付方式。成功將取決于團(tuán)隊(duì)整合學(xué)科、早期協(xié)作和數(shù)字驗(yàn)證決策的有效程度。

可靠性一直是衡量精心設(shè)計(jì)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)。在2026年，它也將成為適應(yīng)性的衡量標(biāo)準(zhǔn)——應(yīng)對(duì)密度、速度和全球基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)期望的能力。

本文由Black & White Engineering全球辦事處的工程師聯(lián)合撰寫(xiě)，貢獻(xiàn)者包括：Wyn Turnbull、Yiping Lin、Niamh O'Halloran、Wesley Daniel、Rashi Negi、Aurore Knight、Adam Asquith、Eduardo Golloy Jr、Stuart Bridges、David Williams、Chris Nisbet、Charlie Bater和Kevin Laugo。

Q&A

Q1：2026年數(shù)據(jù)中心為什么需要液冷系統(tǒng)？

A：隨著機(jī)架密度超過(guò)每機(jī)架100-200千瓦，傳統(tǒng)空氣冷卻已無(wú)法滿足散熱需求。液冷系統(tǒng)（包括芯片級(jí)直冷和機(jī)架級(jí)液冷）能更有效處理高密度帶來(lái)的散熱挑戰(zhàn)，已從試驗(yàn)階段轉(zhuǎn)向整個(gè)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)配置，成為大多數(shù)新項(xiàng)目的主流考慮因素。

Q2：數(shù)據(jù)中心面臨的最大電力挑戰(zhàn)是什么？

A：獲得可靠和可擴(kuò)展的電力已成為新增容量的決定性約束。數(shù)據(jù)中心從曾經(jīng)消耗數(shù)十兆瓦增長(zhǎng)到計(jì)劃消耗數(shù)百兆瓦，暴露出電網(wǎng)輸電限制。開(kāi)發(fā)商正探索現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電、與公用事業(yè)公司緊密合作、采用混合交流/直流架構(gòu)，甚至考慮小型模塊化核反應(yīng)堆等長(zhǎng)期方案來(lái)解決電力供應(yīng)問(wèn)題。

Q3：AI技術(shù)如何改變數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)管理？

A：AI已嵌入數(shù)據(jù)中心生命周期的每個(gè)階段。在設(shè)計(jì)中使用自動(dòng)化BIM工具提高效率，運(yùn)營(yíng)中通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法動(dòng)態(tài)優(yōu)化氣流、泵速和配電。未來(lái)將創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)字孿生模型，持續(xù)測(cè)試和優(yōu)化設(shè)施性能。運(yùn)營(yíng)人員需要具備解釋和訓(xùn)練AI模型、管理集成數(shù)字平臺(tái)的新技能，以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)和效率展示。