机械-AI算力高密化驱动液冷升级冷水机组千亿市场启航

AI算力高密化驱动液冷升级，冷水机组千亿市场启航请阅读最后评级说明和重要声明2/31报告要点大型数据中心首选。竞争格局方面，海外巨头主导市场，国内企业加速追赶，其中冰轮环境子公司顿汉布什拥有百年品牌、海外工厂及大客户优势，AIDC订单爆发可分析师及联系人徐科SAC：S0490517090001SFC：BUV415屈奇SAC：S0490524070003赵智勇SAC：S0490517110001SFC：BRP550贾少波SAC：S0490520070003联合研究丨行业深度AI算力高密化驱动制冷升级，液冷成必然选择1800W。智算中心单机柜功率密度也从20-30kW逐步升级至70-132kW，未来更有望出现冷水机组：液冷数据中心核心冷源，高能效机型是降低PUE关键小型数据中心或缺水地区。冷水机组素有"制冷行业皇冠"之称，技术难点集中于核心部件精密制冷压缩机为核心部件，磁悬浮离心机引领能效变革竞争格局：海外巨头主导格局，国内企业加速追赶风险提示请阅读最后评级说明和重要声明联合研究|行业深度请阅读最后评级说明和重要声明4/31AI算力高密度化驱动制冷升级，液冷成数据中心高效散热方案 6AI技术加速迭代，算力需求大幅激增 6 10 12全球AI基建仍在加速，数据中心冷机市场规模近千亿元 17制冷压缩机：冷水机组核心部件，磁悬浮离心机偏好提升 压缩机造价约为冷机的40%-50%，螺杆和离心为主流机型 19磁悬浮离心机：无摩擦无油设计带来能效变革 21全球制冷压缩机行业格局：海外巨头主导，国内企业加速追赶 冰轮环境：顿汉布什百年积累，AIDC订单爆发 27 6 7 7 8 8 9 请阅读最后评级说明和重要声明5/31 9 9 表4：顿汉布什公司风冷与水冷产品系列 表6：美国和国内科技龙头资本开支数据 请阅读最后评级说明和重要声明6/31AI算力高密度化驱动制冷升级，液冷成数据中心高效散热方案AI技术加速迭代，算力需求大幅激增球活跃AIAgent规模将从2025年的2860万大幅增长至2030年的22.16亿；与此同扩张。运算体量持续膨胀进一步推高模型算力负荷，预计全球年度图1：2025-2030年全球算力需求预测资料来源：IDC，长江证券研究所请阅读最后评级说明和重要声明7/31图2：英伟达历代GPU芯片热设计功耗演变200020008006004002000A100H100H200B200B300Rubin功率(W)资料来源：英伟达官网，长江证券研究所分布式运算的运行逻辑，在有限物理空间内集服务器环境温度每升高10℃,硬件设备运行可靠性与使用寿命便会下降50%，高效稳图3：智算中心的单机柜功耗演变资料来源：维谛技术，长江证券研究所请阅读最后评级说明和重要声明8/31图4：制冷技术的迭代升级资料来源：海悟公司官网，长江证券研究所图5：数据中心制冷系统能耗占比制冷系统能耗占比资料来源：海悟公司官网，长江证券研究所单机柜散热上限仅约40kW，已难以适配高密度算力场景的散热需求传递效率可达空气的数千倍，液冷系统的散热能力得到质的提升，不仅可将数据中心请阅读最后评级说明和重要声明9/31表1：传统风冷与液冷对比指标传统风冷液冷效率(PUE)机架密度支持超过40kW/机架时难以应对轻松支持100+kW/机架空间需求需要大型精密空调（CRAC）机组和冷/热通道释放地面空间以部署更多IT设备能源消耗高（大型风扇和冷水机组）低（小型高效泵）资料来源：Walmate官网，长江证券研究所图6：英伟达VeraRubin架构的液冷方案资料来源：英伟达官网，长江证券研究所除了显著的技术优势外，液冷技术在经济层面同样具备可行性与长期性价比。根据表2：不同制冷系统拥有总成本比较成本构成风冷冷板式液冷初始资本支出（InitialCAPEX，美元）28,725,00029,425,00010年运营支出（名义值，美元）64,680,00058,490,000运营支出现值（6%折现率，美元）47,625,00043,065,000重大翻新（第5-7年，美元）3,200,0003,800,00010年总拥有成本（净现值，美元）79,550,00076,290,000每千瓦IT负载的总拥有成本（USD/kW）资料来源：EnergySolutionsIntelligence，长江证券研究所请阅读最后评级说明和重要声明10/31制冷系统从风冷向液冷演变，冷水机组仍是刚需场景的液冷数据中心，冷却系统投入占比可图7：风冷与液冷的建设成本占数据中心非IT设备投资的比重35%35%30%25%20%风冷系统价值量占比液冷系统价值量占比资料来源：TheFarnsworthGroup，长江证券研究所次侧为机房室内换热流程：CRAC（机房精密空调）送出低温冷风，图8：风冷示意图资料来源：SmartDataCenterInsights，长江证券研究所请阅读最后评级说明和重要声明11/31机柜内吸收服务器热量，升温后进入CDU将热图9：液冷示意图资料来源：IDCE，长江证券研究所图10：数据中心液冷系统图示资料来源：海鸥股份公告，长江证券研究所资料来源：ASHRAE，长江证券研究所图12：冷水机组在数据中心建设支出中占比基础设施基础设施,29%不间断电源开关设备机房空气处理机组其他25%备用发电机冷却泵、阀门、管道8%实体建筑7%IT设备64%冷水机组,9%资料来源：LeanResearch，长江证券研究所本篇报告我们重点对一次侧的冷水机组做分析。请阅读最后评级说明和重要声明12/31冷水机组：液冷数据中心核心冷源，高能效机型风冷与水冷冷机适配不同场景，系统集成为核心壁垒图13：冷水机组运行示意图资料来源：INPART，长江证券研究所图14：冷水机组内部制冷剂运行示意图资料来源：LG，长江证券研究所换热介质不同。两类机组的前半段制冷流程完全一致，低温低压制冷剂先在蒸发器中吸收冷冻水携带的热量并汽化为气态，再送入压缩机升压升温，转变二者的差异在于热量释放的冷凝阶段，对于水冷冷水机组，高温高压制冷剂会进入管壳式冷凝器，由冷却塔输送的循环冷却水带走制冷剂热量；吸热后的热水回请阅读最后评级说明和重要声明13/31风冷冷水机组无需冷却水、冷却塔及配套水路设备，依靠风机强制室外空气冲刷图15：水冷冷水机组示意图资料来源：HVACInvestigators，长江证券研究所图16：风冷冷水机组示意图资料来源：HVACInvestigators，长江证券研究所图17：风冷冷水机组与水冷冷水机组占地面积对比资料来源：ASHRAE，长江证券研究所图18：风冷冷水机组与水冷冷水机组初始投入对比资料来源：ASHRAE，长江证券研究所请阅读最后评级说明和重要声明14/31图19：风冷冷水机组与水冷冷水机组运行效率对比资料来源：ASHRAE，长江证券研究所图20：水冷冷水机组与风冷冷水机组运行成本对比资料来源：ASHRAE，长江证券研究所表3：风冷冷水机组与水冷冷水机组对比表对比维度风冷-冷水机组水冷-冷水机组初投资较低较高（无需冷却塔、水泵及管路）（含冷却塔、水泵、水处理及管路系统）能效比（COP）较低（约2.8-3.5，受环境干球温度影响大）较高（约4.0-6.0，利用湿球温度，散热效率高）水资源依赖无消耗消耗大（蒸发、排污、漂损需持续补水）安装灵活性高低（室外空地、屋顶均可，移动方便）（需靠近水源，且需预留冷却塔位置）运行噪音较高（风机与压缩机噪音叠加）较低（主要噪音源在室外冷却塔，主机房相对安静）资料来源：化工仪器网，长江证券研究所以冰轮环境的子公司顿汉布什为例来说明风冷和水冷冷水机组的具体规格参数及表4：顿汉布什公司风冷与水冷产品系列产品系列产品型号产品类别制冷量/制热量（规格参数）应用领域产品特点水冷冷水系列双级压缩离心式冷水（热泵）机组制冷：300-3000RT制热：300-2500RT能源站、数据中心、综合商超、工业项目•采用R134a/R513A/R1234ze环保冷媒•双一级能效，单机头最大3000RT•自主滑动轴承，寿命达20年请阅读最后评级说明和重要声明15/31DCLCDT双级双机头离心式冷水机组大型公建、酒店、学校、运动场馆、工厂•环保冷媒，双一级能效•双机头最大冷量6000RT•自主滑动轴承，寿命达20年磁悬浮变频离心式冷水(热DCLC(D)M泵)机组节能改造市场•模块化设计，体积小巧灵活•永磁同步电机，效率约98%•具备紧急断电保护水冷全封闭螺杆冷水机组WCFX-RH制冷量：206-2293kW舒适性空调、工艺冷却•高效内置油分，回油顺畅WCFX-R水冷全封闭螺杆冷水机组制冷量：204-2204kW通用舒适性空调•高效内置油分，运行可靠水冷全封闭变频螺杆冷水机WCFX-V组空调：457-2826kW蓄冰：275-1694kW舒适性空调、工艺冷却•变频驱动，部分负荷效率高•高效内置油分系统WCFX-RD冰蓄冷专用空调需移峰填谷的场所•节省运行费用，降低峰值电力消耗•高效内置油分水冷螺杆式热泵机组WCFXHP-水冷螺杆式热泵机组R制冷：209-2280kW制热：237-2534kW水源/地源热泵系统•适配水源、土源冷热源•高效内置油分WCFXWCFX泵）机组制冷：300-3437kW制热：358-3218kW空调、蓄冰、热回收、工艺冷却•满液式蒸发器，换热效率高•多功能应用（热泵/热回收）WCDSX-D水冷半封闭螺杆低温机组制冷量：92-756kW低温工艺冷却•高效半封闭双螺杆压缩机•运行平稳，安全可靠WCHX半封闭螺杆式水冷冷水机组空调：314-1567kW商住楼、办公楼、宾馆•高效半封闭双螺杆压缩机•运行平稳，噪音低顿汉布什中央集成冷冻站中央集成冷冻站顿汉布什中央集成冷冻站制冷量：379-1773kW数据中心、地铁、电厂、旧改项目•一体化集成设计，占地小•针对高端客户及租赁行业定制BWHP-E模块式地源热泵机组30、40、50kW地热资源利用项目•转化效率高，省去冷却塔•避免城市“热岛”效应，低噪模块式水源（地源）热泵机WCSHP组20、30RT水源/地源热泵项目•高效换热管，强化换热•无冷却塔设计，环境友好DCLCDA气悬浮离心式冷水机组节能改造、数据中心、医疗、轨交•配置高效经济器+满液式蒸发器•双极节流，全面提升能效HFO无油变频离心式冷水机组绿色建筑、医院、高端实验室•R1233zd(E)冷媒，GWP≈1，极度环保•无油设计，换热器效率持久WCHX-M模块化水冷螺杆冷水机组老旧机组改造、狭窄机房•专为运输通道狭窄、空间紧张场所设计•替代高能耗老旧设备ACDX(HP)-风冷全封闭螺杆冷水（热制冷：283-1610kW商业地产、公建、工业领风冷热水系列R泵）机组制热：290-1650kW域•高效内置油分，提升换热效率ACDXHP风冷全封闭螺杆热泵机组制冷：246-1780kW制热：285-2024kW商业地产、公建、工业领域•V型换热器，强效换热•适应性强，运行稳定ACDSXHP-风冷四管制多功能一体机风冷四管制多功能一体机制冷：310-1216kW制热：304-1223kW内外分区建筑、恒温恒湿场所•支持冷热同供，满足复杂需求•V型高效换热器AVX-R变频螺杆式风冷冷水机组制冷量：437-1236kW商业地产、公建、工业领域•变频驱动，部分负荷更节能ACX(ACX(HP)-泵）机组制冷/制热：358-1640kW商业地产、公建、工业领域•满液式蒸发器，高换热效率•适用性广泛AESX-R降膜式蒸发冷螺杆冷水机组制冷量：321-1275kW轨交、展馆、数据中心、工艺冷却•降膜式蒸发冷却技术•低功率大风量风机，低噪高效ACDSX-R-自然冷却风冷螺杆冷水机组制冷量：263-1566kW数据中心、通讯机房、全年供冷场所•支持自然冷却，极致节能•干式换热器，低水阻不易脏堵ACDS(HP)H风冷模块冷水ACDS(HP)H制冷：65-150kW制热：70-160kW中小型商业及住宅•权威节能认证，多级能量调节•法兰连接，安装维护便捷ACDS(HP)GW涡旋式风冷冷水ACDS(HP)GW中型商业建筑•知名品牌压缩机，品质保证小型整体式风冷冷（热）水制冷：28.8-74.5kW餐厅、超市、别墅、办公•-10℃~43℃宽温域稳定运行机组DCAC(HP)机组制热：31.0-77.5kW室•内置水泵及阀件，安装简单ACDSV(HP全直流变频模块冷水（热别墅、北方煤改电、集中•冷暖双一级能效)H泵）机组供热•智能独立融霜，夜间静音(50dB)资料来源：顿汉布什官网，长江证券研究所请阅读最后评级说明和重要声明16/31表5：数据中心对冷水机组的技术要求类别技术方案客户关注因素高可靠性高能效低初投资低屋顶占用率低噪音调节范围广★★★★★★★★★★★★★★风冷冷凝器★★★★★★★★★★★★★★风冷冷源★★★★★★★★★★★蒸发式冷凝器★★★★★★★★★★★冷冻水冷源风冷螺杆★★★★★★★★★★★★水冷螺杆★★★★★★★★★★★★★★★★★★★风冷磁悬浮★★★★★★★★★★★★★水冷普通离心★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★水冷磁悬浮★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★水冷冷源干冷器★★★★★★★★★★★★开式冷却塔★★★★★★★★★★★★★★★★闭式冷却塔★★★★★★★★★★★★★★★★★资料来源：维谛技术，长江证券研究所能效优化、控制系统三大维度，高端磁悬浮离心式冷水机组的技术壁垒尤为突出。制在头发丝直径百分之一级别，依赖高精度传感器与每秒上万次的电磁力动态调请阅读最后评级说明和重要声明17/31图21：水冷机组耗能占数据中心耗能比重冷水机组耗能占比资料来源：《SimulatingthepowerconsumptioncomponentsofdatacenterandbenefitsofreplacingHVACequipment》（MingHongHsieh,YewKhoyChuah，2016长江证券研究所全球AI基建仍在加速，数据中心冷机市场规模近千亿元将合作投资500亿美元建设算力中心；反映美国仍在持续加大对AIDC的投入，产业里巴巴在2025年2月份表示“未来设云和AI硬件基础设施，总额超过去表6：美国和国内科技龙头资本开支数据20152016201720182019202020212022202320242025亚马逊46401微软谷歌Meta45海外四大科技龙头合计（亿美元）2384142,2833,996同比增速34.8%28.9%61.8%3.1%37.8%34.0%18.7%-2.6%54.9%75.0%阿里巴巴496454432腾讯控股474国内两大科技龙头合计（亿元人民币）2,389请阅读最后评级说明和重要声明18/31同比增速67.7%-1.3%7.2%5.2%-26.2%-5.7%126.6%31.3%资料来源：iFinD，长江证券研究所（注：①微软的财开支计划形成的预期数据中心容量和全球第三方托管数据中心容量做测算，预计2026吨；假设冷水机组的单价为9044元/冷吨和6783元/冷吨，测算对应的2026年海外数表7：海外数据中心冷水机组市场规模测算20222023202420252026E海外自建亚马逊（亿美元）2,000微软（亿美元）谷歌（亿美元）Meta（亿美元）资本开支合计（亿美元）22836,800YoY数据中心预期开发规模（GW，测算值）5.55.48.324.7全球第三方托管托管数据中心开发规模（GW，NTT预测值）2.93.45.06.89.7总计海外数据中心预期总开发规模（GW）8.48.721.434.4YoY单GWIT功率所需制冷量（万冷吨）32.9海外数据中心制冷量合计（万冷吨）439假设1：冷水机组单价（元/冷吨）数据中心冷水机组预期市场规模（亿元）250260假设2：冷水机组单价（元/冷吨）数据中心冷水机组预期市场规模（亿元）297476等大模型公司的自建AI支出规划；上述数据中心预期开发规模为根据资本开支测算出来的数据，实际开工建设规模还要受到客观物理条件的限制，项目进度存在延迟的可能；冷水机组单价的假设数据参考的是丹佛斯的磁悬浮离心机压缩机技术路线，通常磁悬浮离心机价格高于螺杆压缩机。）请阅读最后评级说明和重要声明19/31制冷压缩机：冷水机组核心部件，磁悬浮离心机偏好提升压缩机造价约为冷机的40%-50%，螺杆和离心为主流机型节图22：压缩机造价约占冷水机组整机总成本比重节压缩机44%压缩机44%冷凝器电控流机构4%蒸发器其他资料来源：《磁悬浮离心式冷水机组节能潜力及其经济性分析》（方元等，2024年3月长江证券研究所请阅读最后评级说明和重要声明20/31图23：压缩机按工作结构与增压原理的分类容积式容积式动力式往复式回转式引射式透平式活塞式隔膜式涡旋式转子式螺杆式离心式轴流式主要压缩机资料来源：英华特公告，长江证券研究所两类压缩机，下文分别介绍二者的工作原理、核心性能特点与适配场景。螺杆式压缩机属于容积式压缩机，依靠一对平行紧密啮合的阴阳转子在气缸内高图24：螺杆式压缩机示意图资料来源：mechanicstips，长江证券研究所轮驱动制冷剂高速旋转产生离心力，赋予气体动能，再通过扩压器将动能转化为压力能，实现气体增压。该机型单机制冷/气体处理流量大、整机结请阅读最后评级说明和重要声明21/31图25：离心式压缩机示意图资料来源：Sundyne，长江证券研究所性有较高的要求，在此背景下，离心式压缩机（特别是磁悬浮、气悬浮等新型离心机）更先进的结构设计，能耗仅0.5–0.6kW/t磁悬浮离心机：无摩擦无油设计带来能效变革请阅读最后评级说明和重要声明22/31图26：磁悬浮结构示意图资料来源：磁谷科技，长江证券研究所图27：磁悬浮离心机示意图资料来源：RAETTS，长江证券研究所图28：磁悬浮压缩机性能系数对比图29：磁悬浮离心机回本周期对比资料来源：磁谷科技，长江证券研究所资料来源：磁谷科技，长江证券研究所请阅读最后评级说明和重要声明23/31国内公司方面：根据冰轮环境披露，公司数据中心冷水机组中螺杆式的比例在下海外厂商丹佛斯是国际磁悬浮压缩机领域的主流供应商，旗下已形成完整表8：丹佛斯磁悬浮压缩机产品明细型号适用机组类型适用冷媒名义制冷量范围名义制冷量范围官方指导价官方指导价官方指导价TGS230风冷/水冷通用R1234ze/R515B40-70$33,642€29,447¥275,861TGS310风冷/水冷通用R1234ze/R515B$41,697€36,497¥341,910TGS390水冷R1234ze/R515B246421$48,449€42,394¥397,279TGS520水冷R1234ze/R515B$59,384€51,962¥486,944TTS300风冷/水冷通用R134a/R513A$33,642€29,447¥275,861TTS350风冷/水冷通用R134a/R513A246421$41,697€36,497¥341,910TTS400水冷R134a/R513A$48,449€42,394¥397,279TTS450风冷/水冷通用R134a/R513A$48,552€42,481¥398,118TTS700水冷R134a/R513A456-702$59,384€51,962¥486,944TTH375水冷R134a/R513A$39,488€34,548¥323,791TGH285水冷R1234ze/R515B$39,488€34,548¥323,791资料来源：丹佛斯官网，长江证券研究所20余个国家建成53座生产工厂，并设立13座应用研发中心，贴近各地市场打造定制请阅读最后评级说明和重要声明24/31图30：丹佛斯工厂布局资料来源：丹佛斯官网，长江证券研究所图32：丹佛斯利润变化图8,0006,0004,0002,000020212022202320242025净收入（百万欧元）增速（右轴）40%30%20%10%0%-10%-20%资料来源：公司年报，长江证券研究所9009008006005004003002001000净利润（百万欧元）增速（右轴）资料来源：公司年报，长江证券研究所请阅读最后评级说明和重要声明25/31从区域市场划分，欧洲本土仍是其核心收入市场，营收规模37.7亿欧元，占表9：丹佛斯分业务与分地区营收情况业务营收（百万欧元）EBITDA（百万欧元）EBITDA利润率分业务电源解决方案409043%458气候解决方案电力电子与驱动205122%其他-52.63%总计分地区美洲40%亚太226324%总计资料来源：公司年报，长江证券研究所至2025年丹佛斯在国内市场占有率依旧保持在65%以上，短期内仍具备领先图33：国内磁悬浮压缩机市场格局丹佛斯其他资料来源：华经产业研究院，长江证券研究所新需求稳步释放，共同推高对磁悬浮压缩机请阅读最后评级说明和重要声明26/31全球制冷压缩机行业格局：海外巨头主导，国内企业加速追赶目前全球制冷压缩机行业已形成“海外巨头主导、国内企业追赶”的竞争格局。国际龙头特灵科技、江森自控、开利全球凭借悠久的历史与千亿级营收占据品牌优势与规模优势，客户网络覆盖全球市场。冰轮环境的子公司顿汉布什发源于美国内企业则依托技术路线与场景定位的差异，构建起多层次竞争梯队。其中汉钟磊股份亦在螺杆压缩机和磁悬浮离心机领域有所积累。上述公司的压缩机在传统体来看，国内企业在制冷压缩机及数据中心专用制冷领域的技术突破与市场拓展图34：数据中心冷水机组和压缩机企业比较公司简称2025年营收2025年归母净利润（亿元）2025年各业务收入与占比是否有数据中心业务数据中心是否有海外客户数据中心是否有海外品牌冰轮环境工业产品与销售79.60%其他产品5.13%有有有冰山冷热44.075.02%23.36%其他产品及服务有-无25.3压缩机42.99%油气技术服务28.85%制冰成套系统21.78%6.04%其他产品0.34%有-无汉钟精机29.34.6921.573.42%真空产品零件及维修8.17%铸件产品有有无鑫磊股份暖通空调设备35.92%螺杆机28.52%其他业务收入7.31%有有无磁谷科技磁悬浮空气产品84.12%其他业务磁悬浮冷水机组5.40%合同能源管理0.28%有有无江森自控223.1产品和系统67.77%506.632.23%有全球客户全球客户开利全球美洲气候解决方案709.946.83%欧洲气候解决方案342.024.21%亚太、中东和非洲气候解决方案226.4运输气候解决方案有全球客户全球客户特灵科技948.065.24%服务和零件497.634.76%有全球客户全球客户摩丁制造215.7数据中心35%热传递解决方案暖通空调技术23.749.623%28.0有全球客户全球客户728.9动力解决方案3