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如何可持续地管理数据中心用水

2024年01月22日 15:13千家网点击量:31

  根据联合国的说法,水和气候变化有着密切的联系。气候变化导致水温升高,加剧了水污染和水质,而冰川融化减少了水供应,导致水资源更加短缺。
 
  能源生产高度依赖于水,这就是为什么人们关注数据中心及其对环境的影响。数据中心以各种方式直接或间接地消耗大量的电、热和水。
 
  由于整个行业缺乏透明度,水资源消耗已经成为一个更广泛的问题,但一些组织终于开放了。
 
  数据中心用水量
 
  根据汇集世界各地组织消费数据的开源社区驱动项目The World Counts的数据,全球每年消耗的水超过4.3万亿立方米(约1.1万亿加仑)。谷歌、亚马逊和微软等科技巨头向公众公布了他们的用水量数据。
 
  谷歌
 
  2022年,谷歌发布了前一年的用水量统计数据,分享了其对气候意识数据中心冷却的承诺。2021年,谷歌的数据中心消耗了约43亿加仑的水。谷歌数据中心平均每天消耗45万加仑的水。
 
  亚马逊
 
  虽然亚马逊没有披露其总耗水量,但一份公开报告称,AWS数据中心每千瓦时使用0.19升水。就上下文而言,数据中心平均每千瓦时使用1.8升水。这一指标被称为用水效率(WUE),这是绿色电网开发的一个术语,用于衡量数据中心在用水及其与能源消耗关系方面的可持续性。WUE是以升为单位的水消耗量与以千瓦时为单位的能源消耗量的比率。比例越低,效率就越高。
 
  微软
 
  微软公布了其年度用水量和WUE。总的来说,微软2022年的用水量接近17亿加仑。根据微软的数据,该公司的全球数据中心每千瓦时使用0.49升水。
 
  其他数据中心大规模消耗水资源,并且没有发布或收集必要的数据来提供该行业在全球范围内数据中心消耗水资源的准确情况。数据中心的管理人员必须认识到透明度的重要性,并分享他们的用水量数据。这将为该行业创建一个基线,并形成新的可持续发展目标,以确保该行业在减少用水、限制气候变化和保护水资源方面尽自己的一份力量。
 
  数据中心用水的方式
 
  消耗的主要领域可以归结为冷却和加湿系统。
 
  冷却系统
 
  数据中心拥有高度敏感、耗电量大的IT设备,其中大部分设备都在不断启动和运行。如果设备过热,可能会出现过热、故障和故障。为了保持正常运行时间并避免设备故障,许多数据中心使用水基冷却来帮助设备保持在安全温度下。
 
  根据npj Clean Water上的一篇文章,数据中心冷却有几种机制。这些机制包括通过冷却水降低空气温度并将其用作传热机制的冷却器;冷却塔,所述冷却塔使热空气重新穿过湿介质以蒸发水;以及绝热节约器,其将水喷射到气流中或热交换表面上以冷却进入数据中心的空气。当这些系统中的一些循环水时,由于蒸发和保持水质,水的损失是不可避免的。
 
  加湿系统
 
  干燥的空气会产生静电,从而导致静电放电。这对数据中心中的敏感设备来说是危险的。为了减少这种积聚,许多数据中心使用加湿系统来保持目标湿度水平。这些系统可以蒸发水并将其添加到空气中,或者吸入空气以去除湿气。
 
  数据中心也通过电力间接使用水。电力必须来自某个地方,无论是通过烧煤还是通过水力发电厂。发电消耗水资源。
 
  如何降低数据中心的水消耗并更可持续地用水
 
  以下是数据中心限制水消耗的几种方法:
 
  • 收集和分析用水数据。将WUE建立为必要的跟踪指标。收集总用水量的数据,包括直接和间接用水量。这显示了水的使用情况。
 
  • 想办法重复利用水。有些冷却系统可以循环水以避免浪费。建立一个收集雨水和中水或循环水的系统,供当地社区使用。
 
  • 试验新的水管理技术。事实可能会证明,从传统的冷却过渡到专注于单个服务器行的定向冷却是有效的。尝试寻找新的和更有效的水管理技术。例如,谷歌应用人工智能和机器学习来训练数据中心的深度神经网络,以帮助优化水的计量、监控和管理。
 
  • 替换遗留系统。现代冷却系统和技术效率更高。评估旧设备,升级到更可持续的基础设施。
 
  • 在较冷的气候条件下建造新设施。地理位置在数据中心的可持续性中发挥着重要作用。在更热、更干燥的气候条件下建造的数据中心会给当地的供水带来压力,需要更密集的冷却。建立在气候较冷地区的数据中心可以利用外部环境的冷空气来维持设备温度。
 
  • 确保无冷却剂浪费。仔细搜索并适当密封和堵上设施的任何开口,以确保没有冷却剂浪费。这有助于最大限度地提高冷却效率。
 
  • 使用除水以外的冷却方法。还有其他方法可以让数据中心设备保持凉爽。组织正在努力提供更环保的方式来冷却数据中心。Novenco使用工业风扇与外部空气一起为数据中心降温。虽然这不能完全停止用水,但它大大减少了用水量。
 
  • 探索其他水源。许多数据中心使用饮用水从当地水库取水。相反,在可能的情况下,过渡到替代和更可持续的水源。例如,谷歌在芬兰哈米纳的数据中心已经找到了一种使用非饮用海水来冷却设备的方法。
 
  • 参与水补充计划。一些组织,如微软,与当地社区合作,投资项目,将水补充回最需要的流域。这有助于保护和扩大水的可用性。
 
  考虑到气候危机的状况,所有数据中心都需要控制用水量,并建立更可持续的基础设施,也被称为绿色数据中心。这样做对于实现有助于防止气候变化最坏影响的全球可持续性目标是必要的。
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