美国数据中心冷却市场规模和份额

美国数据中心冷却市场分析

2025年美国数据中心冷却市场规模达到59.6亿美元，预计到2030年将攀升至173.2亿美元，复合年增长率为23.80%。随着人工智能工作负载将机架密度推至超过 50 kW，超大规模运营商正在加速投资，从而将热性能转变为设计限制因素。第 179D 条规定的联邦激励措施，加上国家回扣、较低的前期成本和压缩的投资回收期，而企业净零排放要求将改造周期缩短至十年以下。西方各州流体处理技能的短缺和更严格的用水规则增加了成本和执行风险，但也推动了服务收入并推动了水中性技术的创新。因此，冷却现在占整个数据中心资本支出的 35%，是历史份额的两倍。

美国数据中心冷却市场趋势和见解

人工智能和 HPC 驱动的超大规模扩建不断增长工作负载

爆炸性的人工智能需求正在推动 50-100 kW 的机架密度，超大规模企业正在部署生产规模的液体系统，每个机架的成本可能超过 50,000 美元。随着 NVIDIA Blackwell 芯片突破 1,000 W 功率范围，微软在 Azure 区域推出了沉浸式解决方案。^{[1]微软，“Azure 数据中心创新：大规模液体冷却”，microsoft.com} 与 CRAC 单元相比，沉浸式平台可节省高达 70% 的能源，释放电力容量以促进计算增长。弗吉尼亚州北部、德克萨斯州和加利福尼亚州已成为热管理集群承包商的专业知识决定了高价，重塑了区域成本曲线。

企业级净零排放承诺加速改造周期

Meta、Google 和其他公司的可持续发展承诺将冷却更新期限缩短至七十年。 DeepMind 的 AI 控制冷却器无需更换硬件即可将冷却能耗降低高达 40%。^{[2]Google LLC，“DeepMind AI 减少数据中心冷却能源”，google.com}然而，改造可能会带来数周停机的风险； 10 MW 站点的直接芯片升级可能会导致运营停止两个月，从而挑战 99.9% 的正常运行时间目标。预制模块将改造时间缩短了一半，缓解了采用障碍。

针对节能 HVAC 设备的联邦税收激励

第 179D 条允许立即扣除高达 5.00 美元/平方英尺，涵盖高达 30% 的高级冷却项目成本。通货膨胀《减排法案》条款将超过 ASHRAE 基准的系统的资格范围扩大了 25%。托管运营商汇集多个租户项目以最大限度地提高信用，Carrier 等供应商正在扩展容量以满足需求。

在二级都市推出边缘数据中心

Compass Datacenters 在密西西比州耗资 100 亿美元的建设说明了二级都市现在如何吸引大规模边缘基础设施。站点运行 20-30 kW 机架，但必须半无人操作，因此人工智能驱动的热控制和无水设计占主导地位。经过工厂测试的模块化机房最大限度地减少了现场劳动力，并能够在人才稀缺地区进行快速调试。

流动基础设施（管道、歧管）资本支出上升

直接芯片改造的成本为每千瓦 3,000–5,000 美元，三重空气系统，仅歧管每个机架的成本为 15,000–25,000 美元。^{[3]Submer Technologies，“液体冷却的总拥有成本”冷却，” submer.com} 铜含量高出 3-4 倍，expos随着全球需求超过供应，大宗商品波动的项目。不含 PFAS 的流体供应商有限，从而延长了交货时间，一级和二级地铁之间的人工费率相差高达 60%。

流体处理和设施工程方面的技能短缺

58% 的运营商表示很难聘请液体冷却专家。传统的 HVAC 技术人员缺乏介电液熟悉度，导致工资比标准职位高出 30-50%，并导致运营支出增加。开利培训 10 万名技术人员的计划要到 2027 年至 2028 年才能有效缓解这一缺口。没有本地人才的边缘部署依赖于昂贵的空运人员，从而增加了停机风险。

细分分析

按数据中心类型：超大规模企业推动人工智能基础设施转型

超大规模企业在 2024 年占据了美国数据中心冷却市场 47.6% 的份额，并且复合年增长率为 25.7%因为他们采用未经证实的液体id技术领先于企业。因此，超大规模环境带来的美国数据中心冷却市场规模预计将在 2030 年大幅增长。微软的零水原型和谷歌的沉浸式试点强调了这种早期采用者的动态。 

随着人工智能推理工作负载的分散，企业和边缘站点的占地面积较小，但总体需求却很大。托管设施现在销售交钥匙流动服务，在租户之间分摊资本支出，并使用模块化设备按需在 15 kW 企业机架和 80 kW AI 集群之间进行交换。因此，冷却能力已成为托管 RFP 的核心差异化因素。

按层类型：关键任务应用需要高级冷却

第 3 层在 2024 年占据 67.8% 的收入，但随着银行和医院为 AI 诊断确保 2N 冗余，第 4 层是增长最快的部分，到 2030 年复合年增长率为 25.3%。美国数据中心冷却市场因此，尽管第 4 层设施的基数较小，但其规模仍将超过所有其他层。 N+2 或 2N 液体设备双倍资本支出，但可确保正常运行时间，防止泵或歧管故障。 

1-2 级站点在边缘部署中占主导地位，其中可管理性高于效率。随着操作员追求无人设计，预测性泄漏检测和自我修复控制正在成为标准。一些州的监管机构正在权衡对超过 30 kW 的机架强制使用液体系统，无论层级如何，这可能会加速采用。

通过冷却技术：尽管存在基础设施障碍，液体系统仍能获得收益

空气解决方案仍占据 65.1% 的份额，但芯片功率密度达到每机架 50 kW 迫使转向液体系统，复合年增长率增长 23.9%。直接到芯片通过重用现有的 CRAC 提供了分阶段的途径。沉浸式技术可实现最高效率，同时引发彻底的机械重新设计。 

混合工厂正在兴起：升高的回水温度与冷却相结合塔回收废热，同时限制取水。尽管供应限制仍然存在，但不含 PFAS 的液体可降低监管风险。美国数据中心冷却市场继续看到供应商捆绑人工智能优化软件，无需更换硬件即可节省 20-30% 的能源，从而加速投资回报。 

按组成部分：服务增长反映了复杂性溢价

2024 年设备产生了 82.3% 的收入，但由于技术技能稀缺，服务的复合年增长率为 24.3%。预测性维护平台使用物联网传感器来预测泄漏，将合同从时间和材料转变为基于性能的结构，从而稳定客户预算。 

由于只有少数公司能够对介电液工作进行认证，因此安装积压工作不断扩大。与弗吉尼亚州同等规模的项目相比，二级地铁项目的成本要高出 40%，运行时间要长 12 周。远程监控允许集中团队监督分散的边缘冷却器，缓解人才短缺

地理分析

北弗吉尼亚州立法者在 2024 年提出了 32 项能效和水透明度法案，这表明随着电力需求到 2040 年可能翻倍，监管将更加严格。工程人才的集中缩短了安装时间，但在施工高峰期加剧了对稀缺劳动力的竞争。

德克萨斯州和加利福尼亚州构成了第二级需求。德克萨斯州利用低成本电力，但面临水资源短缺；因此，无水闭环解决方案在新建建筑中占据主导地位，Edged 的​​ 24 MW 欧文工厂就展示了这一点。加利福尼亚州严格的环境法规推动运营商采用高效液体装置，以实现 30-40% 的节能并抑制用水量，从而抵消该州提高的电价。

Compet随着传统暖通空调巨头收购专业公司，市场整合正在进行中。施耐德电气斥资 8.5 亿美元收购 Motivair，一夜之间扩大了其液体专业知识，标志着一体化平台战略的实施。 Vertiv 与 NVIDIA 合作开发 AI 参考设计、制定行业标准并锁定首选架构。

CoolIT Systems 和 ZutaCore 等颠覆者通过专有的介电流体或两相直接芯片模块瞄准利基 AI 负载，与空气冷却器相比，这些模块的占地面积可减少一半。围绕流体和歧管设计的知识产权现在是一个关键战场，吸引了像嘉实多这样将化学专业知识带入该行业的润滑油巨头。