數(shù)據(jù)中心如何減少用水量并提高效率？

數(shù)據(jù)中心因浪費(fèi)水資源而備受關(guān)注。隨著我們?cè)絹碓揭蕾嚁?shù)據(jù)中心服務(wù)，可以采取哪些措施來保護(hù)這一寶貴資源？

大多數(shù)人想到計(jì)算時(shí)，都不太可能會(huì)聯(lián)想到水。然而，這種資源對(duì)于大多數(shù)大型數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)至關(guān)重要，世界數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施越來越依賴這些系統(tǒng)。

通過多種機(jī)制，水吸收服務(wù)器發(fā)出的熱能，保持其溫度穩(wěn)定，并使其不間斷地運(yùn)行。

然而，我們依賴水來冷卻推動(dòng)數(shù)字時(shí)代的裝置也帶來了新的問題，尤其是在嚴(yán)重缺水的干旱地區(qū)。

數(shù)據(jù)中心如何用水

數(shù)據(jù)中心使用大量的水來保持服務(wù)器冷卻，并采用多種不同的方法。

數(shù)據(jù)中心的高用水量主要是由于冷卻系統(tǒng)防止數(shù)據(jù)服務(wù)器產(chǎn)生熱量。冷水機(jī)、冷卻塔和空調(diào)等冷卻系統(tǒng)依靠水來維持設(shè)備的最佳溫度，導(dǎo)致大量的水消耗。

但究竟使用了多少仍然不清楚，這很大程度上是因?yàn)橹饕?yīng)商缺乏透明度。因此，精確的測(cè)量也很難確定，因?yàn)樗扔糜诶鋮s機(jī)器，又用于發(fā)電。

發(fā)電的用水量可能是直接冷卻的四倍之多。數(shù)據(jù)中心的用電量占總用電量的近2%。雖然大約40%的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在小型現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器上，但越來越多的數(shù)據(jù)被外包給大規(guī)模的異地運(yùn)營。

Uptime Institute的研究表明，單個(gè)大型數(shù)據(jù)中心每年的用水量高達(dá)675萬加侖。2021年的一篇論文估計(jì)平均約為150,000加侖。高達(dá)57%的水可能來自飲用水源，這對(duì)于工業(yè)用途來說是不尋常的。

而且，這種做法可能會(huì)給當(dāng)?shù)毓┧畮砭薮髩毫Γ绕涫窃诟珊刀喟l(fā)地區(qū)。此外，冷卻系統(tǒng)中使用的水通常最終會(huì)成為廢水，這可能是一個(gè)額外的環(huán)境問題。

大部分的用水問題是由于冷卻系統(tǒng)效率低下，尤其是冷卻塔。冷卻塔用水噴射服務(wù)器產(chǎn)生的熱空氣，或?qū)⒖諝馔ㄟ^濕介質(zhì)。通過與水接觸從空氣中去除熱能，然后較冷的空氣再循環(huán)。大量的水因蒸發(fā)而損失。許多這些系統(tǒng)還使用冷卻裝置（冷卻器）來降低空氣溫度。由于水會(huì)滋生病原體，因此必須使用有毒化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行處理，這些化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)與水蒸氣一起釋放。

絕熱冷卻采用類似的原理，但僅在環(huán)境溫度需要時(shí)才會(huì)啟動(dòng)。雖然這些系統(tǒng)可能需要更少的水，但也需要更多的能量來運(yùn)行。

為節(jié)約用水，考慮數(shù)據(jù)中心的位置

耗水量取決于許多變量，包括IT送風(fēng)設(shè)定值、地理位置的環(huán)境溫度和濕度范圍，以及部署的冷卻系統(tǒng)類型。并非所有用水冷卻的系統(tǒng)都要使用大量的水，有些系統(tǒng)使用更高比例的電能，加上更多的設(shè)備，只使用空氣而不使用水來排出熱量。有些只在夏季高峰月份使用蒸發(fā)冷卻，并且根據(jù)地點(diǎn)的不同，每天可能只需要幾個(gè)小時(shí)少量的水。

盡管如此，根據(jù)弗吉尼亞理工大學(xué)和勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室2021年的研究，多達(dá)五分之一的數(shù)據(jù)中心從已經(jīng)“中度或高度”缺水的流域取水。

將數(shù)據(jù)中心安置在這些地區(qū)與當(dāng)?shù)氐挠盟l(fā)生了沖突，特別是因?yàn)槠渲性S多數(shù)據(jù)中心的供水來自已處理過的水，這些水可供飲用以及住宅灌溉和清潔。在一些地區(qū)，由于可能會(huì)給供水帶來壓力，新建數(shù)據(jù)中心的許可已被拒絕。在其他地區(qū)，居民和環(huán)保組織也提出了抗議。

在寒冷氣候下建立數(shù)據(jù)中心可能會(huì)減少用水需求。通過使用已經(jīng)被自然環(huán)境冷卻的外部空氣，可能不需要冷卻器，或僅在一年中較溫暖的時(shí)期使用冷卻器。Google和Microsoft已經(jīng)嘗試了這種被稱為“自然冷卻”的方法。

Google堅(jiān)稱，其正在尋求一種超本地化的用水方法。且聲稱，在每個(gè)數(shù)據(jù)中心園區(qū)，其冷卻決策都會(huì)考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境，平衡無碳能源和來源可靠的水的可用性，以最大限度地減少當(dāng)前和未來的凈氣候影響。

不過，其認(rèn)為水冷式數(shù)據(jù)中心比風(fēng)冷式數(shù)據(jù)中心更高效。雖然在某些情況下是正確的，但在其他情況下則不然?？諝饫鋮s的支持者認(rèn)為，總體而言，這種方法效率更高，并且需要更少的資源來運(yùn)行。

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