数据中心如何减少用水量并提高效率?

作者:兰洋科技    浏览量:3840    时间:2023年07月28日    标签: 水冷散热 风冷散热 蒸发冷却

数据中心因浪费水资源而备受关注。随着我们越来越依赖数据中心服务,可以采取哪些措施来保护这一宝贵资源?

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大多数人想到计算时,都不太可能会联想到水。然而,这种资源对于大多数大型数据中心的冷却系统至关重要,世界数字基础设施越来越依赖这些系统。

通过多种机制,水吸收服务器发出的热能,保持其温度稳定,并使其不间断地运行。

然而,我们依赖水来冷却推动数字时代的装置也带来了新的问题,尤其是在严重缺水的干旱地区。

数据中心如何用水

数据中心使用大量的水来保持服务器冷却,并采用多种不同的方法。

数据中心的高用水量主要是由于冷却系统防止数据服务器产生热量。冷水机、冷却塔和空调等冷却系统依靠水来维持设备的最佳温度,导致大量的水消耗。

但究竟使用了多少仍然不清楚,这很大程度上是因为主要供应商缺乏透明度。因此,精确的测量也很难确定,因为水既用于冷却机器,又用于发电。

发电的用水量可能是直接冷却的四倍之多。数据中心的用电量占总用电量的近2%。虽然大约40%的数据存储在小型现场服务器上,但越来越多的数据被外包给大规模的异地运营。

Uptime Institute的研究表明,单个大型数据中心每年的用水量高达675万加仑。2021年的一篇论文估计平均约为150,000加仑。高达57%的水可能来自饮用水源,这对于工业用途来说是不寻常的。

而且,这种做法可能会给当地供水带来巨大压力,尤其是在干旱多发地区。此外,冷却系统中使用的水通常最终会成为废水,这可能是一个额外的环境问题。

大部分的用水问题是由于冷却系统效率低下,尤其是冷却塔。冷却塔用水喷射服务器产生的热空气,或将空气通过湿介质。通过与水接触从空气中去除热能,然后较冷的空气再循环。大量的水因蒸发而损失。许多这些系统还使用冷却装置(冷却器)来降低空气温度。由于水会滋生病原体,因此必须使用有毒化学物质进行处理,这些化学物质可能会与水蒸气一起释放。

绝热冷却采用类似的原理,但仅在环境温度需要时才会启动。虽然这些系统可能需要更少的水,但也需要更多的能量来运行。

为节约用水,考虑数据中心的位置

耗水量取决于许多变量,包括IT送风设定值、地理位置的环境温度和湿度范围,以及部署的冷却系统类型。并非所有用水冷却的系统都要使用大量的水,有些系统使用更高比例的电能,加上更多的设备,只使用空气而不使用水来排出热量。有些只在夏季高峰月份使用蒸发冷却,并且根据地点的不同,每天可能只需要几个小时少量的水。

尽管如此,根据弗吉尼亚理工大学和劳伦斯伯克利国家实验室2021年的研究,多达五分之一的数据中心从已经“中度或高度”缺水的流域取水。

将数据中心安置在这些地区与当地的用水发生了冲突,特别是因为其中许多数据中心的供水来自已处理过的水,这些水可供饮用以及住宅灌溉和清洁。在一些地区,由于可能会给供水带来压力,新建数据中心的许可已被拒绝。在其他地区,居民和环保组织也提出了抗议。

在寒冷气候下建立数据中心可能会减少用水需求。通过使用已经被自然环境冷却的外部空气,可能不需要冷却器,或仅在一年中较温暖的时期使用冷却器。Google和Microsoft已经尝试了这种被称为“自然冷却”的方法。

Google坚称,其正在寻求一种超本地化的用水方法。且声称,在每个数据中心园区,其冷却决策都会考虑当地环境,平衡无碳能源和来源可靠的水的可用性,以最大限度地减少当前和未来的净气候影响。

不过,其认为水冷式数据中心比风冷式数据中心更高效。虽然在某些情况下是正确的,但在其他情况下则不然。空气冷却的支持者认为,总体而言,这种方法效率更高,并且需要更少的资源来运行。

本文标题:数据中心如何减少用水量并提高效率?

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