北美数据中心冷却市场规模和份额分析

北美数据中心制冷市场分析

北美数据中心制冷市场规模到2025年将达到72亿美元，预计复合年增长率为11.80%，到2031年将达到125.8亿美元。人工智能基础设施快速扩张，机架密度不断提升超过 100 kW 的功率以及提高用电效率的监管压力正在重塑北美数据中心冷却市场。运营商正在用液体系统取代传统的机房空调，每个机架可消除高达 300 倍的热量，而变速冷却器和节能器则因提高效率而受到青睐。托管提供商通过提供共享、节能的平台来维持需求，而超大规模所有者则通过积极采用沉浸式和直接芯片解决方案来主导新增容量。集成监控软件、制冷剂灵活硬件的供应商随着买家寻求可验证的可持续性收益，再利用和热再利用能力占据了巨大的份额。竞争格局平衡了现有企业的规模优势与液体冷却初创企业的专业知识，预示着整个生态系统中更深层次的合作。

北美数据中心冷却市场趋势和见解

美国联邦可持续发展行政命令规定的严格 PUE 目标

联邦指令迫使各机构制定为降低站点能源强度，将采购转向高效冷水机组、变速驱动器和能够记录可测量 PUE 增益的混合蒸发系统。^{[1]江森自控，“数据中心所需的一切都集中在一个地方”， johnsoncontrols.com} 投标规范越来越需要能源之星 ce认证和实时性能报告，为具有集成控制的供应商提供了优势。该命令的影响力延伸至承担政府工作负载的承包商，将市场范围扩大到联邦校园之外。由于拨款周期跨越多年，该政策带来了稳定的需求，而不是一次性的激增。按照 GSA 计划对设备进行资格预审的制造商可以缩短销售周期并增强安装基数粘性。

超大规模设施中的机架密度不断增加

用于生成型 AI 的 GPU 集群的部署使热通量超过了传统空气可管理的阈值，迫使运营商采用能够分散每个机柜 100 kW 以上负载的直接芯片液体回路进行改造。^{[2]Joe Burns，“LiquidStack 为高级数据中心提供高性能冷却系统”先进数据中心，“设施潜水，facilitydive.com} 气流升级本身无法弥补差距，因此完整的机械设备重新设计会加速资本支出。超大规模企业利用规模经济来试验新型介电冷却剂，承诺节水 300 倍，为利基流体供应商创造快速通道机会。因此，机架密度升级既是技术催化剂，也是设备更换触发器，将更新时间压缩到三年或一年更少。

AI/ML 工作负载越来越多地采用液体冷却

机器学习培训每年使计算强度翻倍，推动热包络超过 CRAC 能力，并加速采用每插槽额定功率为 2,200 W 的冷板和浸入式平台。^{[3]特灵，“HVAC 系统改变了数据中心的开发方式早期试点证明 PUE 稳定在 1.1 以下，说服云提供商在新构建中进行标准化。托管运营商纷纷效仿，增加了液体就绪套件，以吸引高密度租户，否则就会输给超大规模竞争对手。传统暖通空调专业公司和液体初创企业之间的供应链合作伙伴关系激增，以降低整合风险。监控冷却剂流量和检测微泄漏的软件变得至关重要，将收入扩大到其他领域}

数据中心税收激励措施与 LEED 和能源之星合规性挂钩

德克萨斯州、亚利桑那州和北卡罗来纳州的财产税减免将奖励价值与记录的效率收益联系起来，将可持续性转化为单项投资回报，运营商通过对能够提供锁定的测量和验证包的供应商进行建模，证明在低 GWP 制冷剂和磁力轴承制冷机上增加前期支出是合理的。服务合同，确保g 年金式收入。财政收益与第三方认证的联系也提高了组件质量和透明度的门槛。

制冷剂的挥发性逐步削减 HFC 期间的价格

EPA 配额削减使某些 HFC 混合物的成本提高了 300%，导致项目预算紧张，并引发了扭曲市场的库存行为。供应。虽然存在低全球升温潜能值的替代品，但有限的产量使溢价居高不下，从而提高了冷水机组和成套设备的总系统成本。原始设备制造商必须重组生产线，导致交货时间激增。改造项目受到的影响最大，因为更换制冷剂需要额外的认证和现场停机时间，从而延迟了设施所有者的收入实现。

电网限制推迟了北弗吉尼亚州的新建设

Dominion Energy 在输电容量达到极限后暂停了 60 个项目，迫使开发商转向德克萨斯州和中西部。制冷供应商在全国最大的集群中失去了可预测的管道量，必须重新调整物流。延迟驱动的持有成本抑制了投机性建设，抑制了近期设备订单。电网升级正在进行中，但需要多年的视野，从而增加了不确定性。

细分分析

按冷却技术：液体解决方案挑战空气主导地位

液体平台的复合年增长率为 12.10%，远远超过空气解决方案，但空气解决方案仍将在 2024 年占据北美数据中心冷却市场 60% 的份额。在液体中，由于交钥匙水箱取代了高架地板布局，浸没式冷却系统成为最快的推动者。随着超大规模企业对直接冷却主板进行标准化，预计到 2031 年，北美数据中心浸入式冷却市场规模将增加一倍以上。在机架负载低于 20 kW 的情况下，空气方法仍然具有重要意义，并且持续的效率升级（例如电子换向风扇和结构化通道遏制）延长了其使用寿命。然而，随着处理器趋向于 800W 芯片封装，液体的热力学优势变得决定性的，巩固了传统环境和高性能环境之间的明显分歧。利用室外凉爽空气的节能器配置保留了一席之地，特别是在加拿大较冷的省份，这些省份的免费制冷较长的工时抵消了较高的建筑围护结构。

基于空气的架构仍然具有快速上市的优势；承包商熟悉 CRAC 尺寸和气流建模。然而，规划人工智能集群的运营商考虑到不可避免的向液体的转变，通常在设计外壳空间时考虑到未来的改造。供应商通过运输组合滑轨来解决这个过渡阶段，该组合滑轨将冷冻水盘管与后门热交换器连接起来，从而允许逐步迁移。 ZutaCore 和 LiquidStack 主导的直接芯片平台与主流制造商合作，将创新与全球服务网络融合，进一步加速转型。

按冷却组件划分：CRAH 装置面临浸入式系统竞争

CRAH/CRAC 机柜产生了 2024 年组件收入的 41%，但现在与将泵、热交换器和过滤集成在单个外壳中的浸入式机架竞争。北美数据中心冷却监控软件市场份额为r随着运营商优先考虑数据驱动的优化。磁力轴承冷水机的容量高达 850 吨，可将能源消耗减少 30%，并满足低 GWP 要求，且不会造成性能损失。干式冷却器曾经是区域性的，在水资源短缺的压力下扩大了吸引力，特别是当与峰值温度的绝热垫配合使用时。

控制平台越来越多地采用机器学习算法来预测热负荷变化并主动调整流量，从而增加了对嵌入泵和阀门的物联网传感器的需求。将硬件与分析功能捆绑在一起的组件供应商可以确保年金服务流并提高客户保留率。热交换器的进步——微通道几何形状和耐腐蚀合金——可以实现更严格的接近温度，从而缩小整个工厂的占地面积。制造商宣称平均故障间隔时间超过 80,000 小时，以证明与传统设备的可靠性相当。

按数据中心类型：Hyperscalers Drive Innovation 采用

超大规模园区的复合年增长率最高，达 14.10%，为北美数据中心冷却市场输送了大量订单，并决定了技术路线图。他们对大型模块化模块的偏好简化了机械集成并创造了购买力，从而压缩了利润，但提高了销量。同时，由于企业客户青睐轻资本模式，托管保持着48.50%的份额。这些多租户设施的独特之处在于提供经过空气和浸入式认证的套件，从而提高了冷却设计人员的复杂性。

边缘和企业部门采用预制模块，配备工厂充注的制冷剂和即插即用控制装置，将部署时间缩短至 12 周。目前，北美数据中心边缘冷却市场规模不大，但对于寻求多元化收入的供应商而言具有战略意义。 Compass Data Centers 位于哥伦布的混合工厂体现了边缘创新，使用可在干式和 adi 之间切换的液冷器消除模式来满足人工智能爆发而无需水罚金。

按最终用户行业：医疗保健加速冷却投资

IT 和电信继续产生 2024 年需求的 40%，但相对于医疗保健 11.80% 的复合年增长率，其增长速度较慢。医院和研究机构将成像档案和基因组数据集数字化，需要严格的湿度和温度耐受性。在 HIPAA 合规性和生命安全冗余要求的支撑下，北美用于医疗保健部署的数据中心冷却市场规模预计到 2031 年将超过 10 亿美元。零售和媒体用户使用后门热交换器对现有足迹进行现代化改造，以支持季节性流量高峰，同时推迟昂贵的全面改造。

联邦和机构机构迁移到高度安全的云区域，采用相同的冷却拓扑来维持认证。强制正常运行时间架构转化为 N+2 冷却冗余，使供应商受益独立的冷冻水回路。因此，纵向细微差别推动了定制产品的推出，从医院的抗菌冷却剂配方到广播演播室的屏蔽气流设计。

地理分析

美国占据了北美数据中心冷却市场当前支出的 80% 以上，其中以弗吉尼亚州、德克萨斯州和加利福尼亚州的集群为首。劳登县的电网限制将新建项目转向达拉斯和哥伦布，重新分配采购订单并刺激区域制造业，例如世图兹位于德克萨斯州丹顿县的工厂。水中性冷却在凤凰城取得了进展，运营商利用夜间蒸发窗和白天干燥运行来实现性能和保护目标。

加拿大的份额在热量再利用指令的支持下加速，该指令奖励为市政区域能源循环供电的设施。多伦多港口土地的项目表明5 MW 回收热量替代天然气锅炉，提高液体回路的采用率。省级奖励措施对用于合格热交换器设备的资本进行高达 30% 的返还，提高了投资回报率并推动美国供应商向北发展。到 2031 年，与加拿大项目相关的北美数据中心冷却市场规模预计将以每年 10% 的速度增长。

墨西哥位于克雷塔罗的新兴中心受益于联邦清洁能源目标以及靠近美国云节点的优势。 AWS 和 Google 宣布在多可用区园区配备闭环冷却剂回路，最大限度地减少饮用水消耗。 Alliance Air 位于蒂华纳的 HVAC 工厂耗资 1.21 亿美元，将墨西哥定位为跨境零部件供应商，缩短了美国西南部建设的交货时间。政府与美国 HFC 逐步淘汰计划的协调确保了技术一致性，减轻了供应商认证负担。

竞争积极的景观

Vertiv、施耐德电气和江森自控等老牌企业部署收购和合资策略，以跟上液冷颠覆的步伐。在超大规模改造的推动下，维谛技术 (Vertiv) 预计 2024 年收入将增长 25%，订单增长 60%，并将研发重点投入到用于浸入式机架的与冷却剂无关的泵中。施耐德通过以 8.5 亿美元收购 Motivair 并获得冷板专利来增强其产品组合。江森自控在其全球数据中心解决方案垂直领域进行了重组，将 YORK 冷水机与 OpenBlue 分析捆绑在一起，从而提高了交叉销售速度。

LiquidStack、ZutaCore 和 Submer 等专家通过在试点站点展示 40% 的节能效果和低于 1.05 PUE 的效果，赢得了人们的关注。他们的战略取决于联盟：ZutaCore 与 Munters 合作实现全球服务覆盖，而 Submer 则与 Castrol 共同开发介电配方。尽管个体规模很小，但这些创新者影响着d中的架构决策设计阶段，侵蚀现有企业的规格主导地位。

以 Katrick Technologies 为代表的空白领域进入者推出的被动气流装置声称无需压缩机即可节能 50%，目标是资本支出上限紧张的边缘部署。围绕微通道浸入式水箱和无油压缩机的专利申请量同比猛增18%，表明知识产权竞争加剧。总体而言，北美数据中心冷却市场在规模效率与灵活创新之间取得了平衡，营造了一个充满合作伙伴关系的环境。