數據中心如何減少用水量並提高效率？

數據中心因浪費水資源而備受關注。隨着我們越來越依賴數據中心服務，可以採取哪些措施來保護這一寶貴資源？

大多數人想到計算時，都不太可能會聯想到水。然而，這種資源對於大多數大型數據中心的冷卻系統至關重要，世界數字基礎設施越來越依賴這些系統。

通過多種機制，水吸收服務器發出的熱能，保持其溫度穩定，並使其不間斷地運行。

然而，我們依賴水來冷卻推動數字時代的裝置也帶來了新的問題，尤其是在嚴重缺水的幹旱地區。

數據中心如何用水

數據中心使用大量的水來保持服務器冷卻，並採用多種不同的方法。

數據中心的高用水量主要是由於冷卻系統防止數據服務器產生熱量。冷水機、冷卻塔和空調等冷卻系統依靠水來維持設備的最佳溫度，導致大量的水消耗。

但究竟使用了多少仍然不清楚，這很大程度上是因爲主要供應商缺乏透明度。因此，精確的測量也很難確定，因爲水既用於冷卻機器，又用於發電。

發電的用水量可能是直接冷卻的四倍之多。數據中心的用電量佔總用電量的近2%。雖然大約40%的數據存儲在小型現場服務器上，但越來越多的數據被外包給大規模的異地運營。

Uptime Institute的研究表明，單個大型數據中心每年的用水量高達675萬加侖。2021年的一篇論文估計平均約爲150,000加侖。高達57%的水可能來自飲用水源，這對於工業用途來說是不尋常的。

而且，這種做法可能會給當地供水帶來巨大壓力，尤其是在幹旱多發地區。此外，冷卻系統中使用的水通常最終會成爲廢水，這可能是一個額外的環境問題。

大部分的用水問題是由於冷卻系統效率低下，尤其是冷卻塔。冷卻塔用水噴射服務器產生的熱空氣，或將空氣通過溼介質。通過與水接觸從空氣中去除熱能，然後較冷的空氣再循環。大量的水因蒸發而損失。許多這些系統還使用冷卻裝置（冷卻器）來降低空氣溫度。由於水會滋生病原體，因此必須使用有毒化學物質進行處理，這些化學物質可能會與水蒸氣一起釋放。

絕熱冷卻採用類似的原理，但僅在環境溫度需要時才會啓動。雖然這些系統可能需要更少的水，但也需要更多的能量來運行。

爲節約用水，考慮數據中心的位置

耗水量取決於許多變量，包括IT送風設定值、地理位置的環境溫度和溼度範圍，以及部署的冷卻系統類型。並非所有用水冷卻的系統都要使用大量的水，有些系統使用更高比例的電能，加上更多的設備，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冷卻，並且根據地點的不同，每天可能只需要幾個小時少量的水。

盡管如此，根據弗吉尼亞理工大學和勞倫斯伯克利國家實驗室2021年的研究，多達五分之一的數據中心從已經“中度或高度”缺水的流域取水。

將數據中心安置在這些地區與當地的用水發生了衝突，特別是因爲其中許多數據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，由於可能會給供水帶來壓力，新建數據中心的許可已被拒絕。在其他地區，居民和環保組織也提出了抗議。

在寒冷氣候下建立數據中心可能會減少用水需求。通過使用已經被自然環境冷卻的外部空氣，可能不需要冷卻器，或僅在一年中較溫暖的時期使用冷卻器。Google和Microsoft已經嘗試了這種被稱爲“自然冷卻”的方法。

Google堅稱，其正在尋求一種超本地化的用水方法。且聲稱，在每個數據中心園區，其冷卻決策都會考慮當地環境，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前和未來的淨氣候影響。

不過，其認爲水冷式數據中心比風冷式數據中心更高效。雖然在某些情況下是正確的，但在其他情況下則不然。空氣冷卻的支持者認爲，總體而言，這種方法效率更高，並且需要更少的資源來運行。

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