Как центры обработки данных могут сократить потребление воды и повысить эффективность?

Ричард Палларди | 27 июля 2023 г.

Когда большинство людей думают о компьютерах, вода может быть далека от их мыслей. Однако этот ресурс имеет решающее значение для систем охлаждения большинства крупных центров обработки данных, от которых все больше зависит мировая цифровая инфраструктура.

С помощью различных механизмов вода поглощает тепловую энергию, излучаемую серверами, поддерживая стабильную их температуру и позволяя им работать без перебоев.

Связанный: Новый фронт в водных войнах: использование Интернета

Однако наша зависимость от воды для охлаждения устройств, продвигающих цифровую эпоху, создает новые проблемы, особенно в засушливых регионах, остро страдающих от нехватки воды.

Центры обработки данных используют огромное количество воды для охлаждения серверов, используя ряд различных методов.

По теме: Действительно ли практичны подводные центры обработки данных?

«Высокое потребление воды в центрах обработки данных в первую очередь связано с системами охлаждения, которые предотвращают перегрев серверов данных», — говорит Ян Клэтворти, директор по маркетингу продуктов для платформ данных в Hitachi Vantara. «Системы охлаждения, такие как чиллеры, градирни и кондиционеры, используют воду для поддержания оптимальной температуры оборудования, что приводит к значительному потреблению воды».

Сколько именно они используют, остается неясным, в основном из-за отсутствия прозрачности со стороны крупных поставщиков. Также трудно установить точные размеры, поскольку вода используется как для охлаждения машин, так и для выработки электроэнергии, которая приводит их в действие.

Для производства электроэнергии может потребоваться в четыре раза больше воды, чем для прямого охлаждения. На центры обработки данных приходится почти 2% общего потребления электроэнергии в США. Хотя около 40% данных хранится на небольших локальных серверах, данные все чаще передаются на аутсорсинг для крупных удаленных операций.

Исследования Uptime Institute показывают, что один крупный центр обработки данных потребляет до 6,75 миллионов галлонов воды в год. В документе за 2021 год оценивается в среднем около 150 000 галлонов. До 57% может быть получено из источников питьевой воды, что необычно для промышленного использования.

«К сожалению, эта практика может создать значительную нагрузку на местные системы водоснабжения, особенно в районах, подверженных засухе», — говорит специалист по данным и писательница Кэт Кэмпбелл. «Кроме того, вода, используемая в системах охлаждения, часто попадает в сточные воды, что может стать дополнительной экологической проблемой».

Большая часть проблем с использованием воды связана с неэффективными системами охлаждения, в частности с градирнями. Градирни распыляют горячий воздух, вырабатываемый серверами, с водой или пропускают воздух через влажную среду. Тепловая энергия удаляется из воздуха при контакте с водой, а затем рециркулируется более холодный воздух. Значительное количество воды теряется в результате испарения. Многие из этих систем также используют устройства охлаждения – чиллеры – для снижения температуры воздуха. Поскольку в воде могут размножаться болезнетворные микроорганизмы, ее необходимо обрабатывать токсичными химикатами, которые могут выделяться вместе с водяным паром.

Адиабатическое охлаждение использует аналогичные принципы, но срабатывает только тогда, когда этого требует температура окружающей среды. Хотя этим системам может потребоваться меньше воды, для их работы также требуется больше энергии.

«Потребление воды зависит от многих переменных, включая заданное значение приточного воздуха ИТ, диапазоны температуры и влажности окружающей среды в зависимости от географического местоположения, а также тип используемой системы охлаждения», — утверждает Стюарт Лоуренс, вице-президент по инновациям и устойчивому развитию продуктов Stream. Дата-центры. «Не все системы, использующие воду для охлаждения, потребляют много энергии — некоторые используют более высокие доли электрической энергии в сочетании с большим количеством оборудования для отвода тепла, используя только воздух, а не воду. Некоторые используют испарительное охлаждение только в пиковые летние месяцы, и, в зависимости от местоположения, для этого может потребоваться лишь небольшое количество воды на пару часов в день».

Тем не менее, согласно исследованию 2021 года, проведенному Технологическим институтом Вирджинии и Национальной лабораторией Лоуренса Беркли, до пятой части центров обработки данных в Соединенных Штатах расположены в водоразделах, которые уже испытывают «умеренный или сильный» дефицит воды.