我們是否能利用大自然天然資源有效冷卻數據中心？

熱設計 2025-01-10

冷卻系統在數據中心的耗電量中占有重要地位，大約40%的電費用于散熱。而除了高昂的成本，冷卻對于環境的影響也不容忽視。在電網負擔加重、全球碳排放需要大幅減少的情況下，節省的每一瓦電能都非常重要。

“免費冷卻”（Free Cooling）早已被視為一種可行方法，通過利用現有的冷源（如低溫環境），而非使用冷卻機組來為數據中心降溫。在低密度機架以及較冷氣候地區的設施中，尤其是冬季，外界溫度足以勝任冷卻任務。

但隨著機架密度的提高和熱浪時間的延長，研究人員和運營商越來越多地轉向自然水體來實現冷卻。例如，數據中心巨頭Digital Realty就在其馬賽（Marseille）數據中心中采用了河流冷卻技術。

▌河流冷卻項目

這一冷卻解決方案耗時兩年半部署，涉及3公里的地下管道和27臺熱交換器。系統從一個名為“La Galerie de la Mer”的地下水道中引水，該水道建于19世紀，用于收集和引導舊礦區的雨水。水道中的水全年保持在15°C（59°F）的自然溫度，通過熱交換為數據中心提供冷卻。

這一技術已被應用于Digital Realty的MRS2和MRS3設施，同時也計劃用于在建的MRS4和MRS5項目。整個系統耗資約1600萬美元。

當被問及這一系統的價值時，Digital Realty的首席數據中心技術與工程官Lex Coors表示，這主要體現在經濟效益和可持續性兩方面：

“首先，我們考量了能源價格的走勢以及未來的預期變化。當時能源成本相對較低，但價格波動和不穩定性已開始顯現。同時，我們也有企業社會責任計劃，但我們不會投資毫無意義的項目——這對我們和環境都不好。”

在能源成本之外，歐洲對數據中心能源效率的要求也在提高。例如，阿姆斯特丹早年間就強制所有數據中心達到1.2以下的PUE（電源使用效率）。如今，德國的相關法規也開始實施，而歐盟能源效率指令則更進一步，要求在政策與投資決策中優先考慮能源效率。

Lex Coors表示，這些因素促使Digital Realty在馬賽采取了更高效的冷卻方案。盡管馬賽氣候溫暖，無法達到PUE 1.2以下的標準，但新方案每年可節省約18400 MWh電能，并減少795噸二氧化碳排放。未來，該系統的熱水還計劃為Euroméditerranée城市供暖網絡提供熱量，為50萬平方米的辦公樓和住宅供暖。

▌Nautilus的水冷解決方案

Nautilus是一家以“漂浮數據中心”聞名的公司，其水冷技術支持多種水體，包括海洋、湖泊、河流，甚至污水處理廠。然而，這些系統必須根據水源的具體特性定制。

例如，在加州圣華金河上的數據中心項目中，Nautilus與Intake Screens Inc（ISI）合作，為水體中的瀕危魚類設計了特殊的進水裝置。整個系統確保水體的溫升不超過4華氏度，且沒有水被蒸發或消耗。此外，水流中的微生物無法附著于管道，避免了化學物質的使用，從而保護了當地生態環境。