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不惜一切代价碳排放?为什么数据中心的用水需要成为净零讨韦德国际1946官方网站论的一部分

2月,Airedale的Daniel Burczyk在DCD上亮相对零全球在线会议。可以查看会话在这里,但如果你没有时间按需观看,他在下面的一篇博客文章中总结了这次演示。

在绝热曲线 水资源已经是一种非常紧张的资源,而不断增长的人口、密集的城市化和工业化又增加了更多的压力。2015年,达沃斯世界经济论坛首次将“水危机”列为全球主要威胁,而且这一危机并不局限于发展中国家。随着数据中心的用水越来越多地被置于显微镜下,该行业韦德国际1946官方网站不能忽视其在解决这一全球问题方面的关键作用。像PUE这样的措施帮助该行业走上了一条更绿色的道路,为了提高效率也进行了技术进步,但这并不能说明可持续发展的全部情况。

在考察数据中心冷却和可持续性,在全球水危机和更广泛的碳减排倡议的背景下这样做是很重要的。目前的系统增加了行业的水消耗,有哪些问题?什么是需要跟随绝热时代,使真正的不同,不仅对能源的使用,而且节约用水?

数据中心行业近年来的快速扩张是有据可查的,而且没有减弱的迹象。然而,权力越大,责任越大。最近的一份报告显示,到2025年,数据中心将消耗全球五分之一的电力。韦德国际1946官方网站这样的统计数据让该行业备受关注,近年来,该行业面临着越来越大的压力,要求其减少碳足迹,提高运营效率。

在大多数数据中心,能源消耗的主要来源是冷却。韦德国际1946官方网站这种能源的使用主要来自大型工业设备,如泵、冷却装置以及用于调节数据中心温度的冷却塔。重要的是,空调行业应认真履行其节能责任。

电力使用效率(PUE)等指标帮助行业走上了一条更绿色的道路,为了提高效率,也进行了技术进步,但PUE并不能说明问题的全部。数据中心的用水越来越受到人们的关注。韦德国际1946官方网站

全球水危机

我们生活在一个蓝色的星球上,然而世界上只有1%的水是可用的。不断增长的人口、密集的城市化和工业化给这1%的人口带来了前所未有的压力。2015年,达沃斯世界经济论坛首次将“水危机”列为全球主要威胁,这一危机并不局限于发展中国家。水对于实现气候目标至关重要,因为气候变化影响到工业和农业等基本需求所需的水的可用性、质量和数量(联合国,2020年)。

作为一个行业,我们不能忽视这一点。

以美国为例。总体而言,美国各地的数据中心预计在2020年总共将消耗6600亿升水(美国能源部报告)。在2018财年,谷歌使用了157.9亿升水(谷歌,2019)。一些人去了办公室,但大多数都被其全球数据中心的车队消耗掉了。在2018财年,微软使用了35亿升(微软,2018年),其中大部分也进入了其数据中心。使用传统冷却系统的1MW数据中心每年可使用2555万升水(Heslin, 2016),不到三分之一的数据中心运营商跟踪任何水指标,水资源保护是优先级较低的(Heslin, 2016)。数据中心行业必须认真对待环境责任,包括节约用水,PUE和WUE的结合对行业的发展至关重要。

直流冷却的演变

机场旁边优化

大约十年前,优化(增加)空气温度被引入数据中心,作为提高效率的最新方法。韦德国际1946官方网站当时,许多数据中心在20°C到22°韦德国际1946官方网站C的设定值下运行。美国采暖、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)更新了IT设备温度和湿度操作范围的指导方针,以符合技术进步和对可持续性的关注。他们更新的“建议”供应温度上升,并包括了一个更宽的称为“允许”范围的操作区间,这代表了IT设备应受的实际限制。这给数据中心运营商在温度设置方面提供了更大的灵活性,但警告是,在推荐范围之外,可靠性将受到预期影响,定义为“X因素”。

在较高温度下运行韦德国际1946官方网站数据中心降低了冷却要求,并为免费冷却提供了更多机会。伟德亚州游戏Airedale国际率先推出了专门设计的冷却器,利用了增强的自由冷却机会,从而降低了运营商的拥有成本。

绝热冷却系统

在过去十年中,该行业的快速增长导致供应链奋力跟上。制冷机面临着严重的问题,因为运营商对其冷却系统的要求远远高于市场上提供的。有一段时间,制冷机的操作限制和效率阻碍了行业实现pue的努力,简单地说,过去的效率已经不够了。

随着冷冻机问题的持续存在,绝热干燥空气冷冻机等替代品正在利用升高的供应空气温度来提供解决方案,而不需要压缩机。伟德pt游戏当时的冷却器非常不灵活,操作信封也相对有限。

近年来,随着绝热冷却系统的引入,空气侧优化已经建立起来。这种技术将蒸发和空气冷却合并到一个系统中。水的蒸发,通常以薄雾或喷雾的形式,被用来将周围的空气预冷到湿球温度的几度以内,使冷却器和更有效的操作。

使用喷雾或薄雾意味着用水量大大低于传统蒸发系统,但对采用绝热冷却系统的现代数据中心的保守用水量估计仍为50万升/1MW/年。随着数韦德国际1946官方网站据中心越来越大,这成为一个真正令人担忧的问题,特别是在水资源短缺已被确定为威胁的地区。

用水量本身并不是问题的全部。这些水仍然需要存储和处理,这增加了资本成本,而且与任何机械设备接触,不断接触水,冷却设备已经遭受了日益严重的退化,这也给运营成本带来了压力。

水侧优化

已经认识到需要冷却系统提供接近绝热冷却的效率,可以实现,但更敏感的方法来节约用水,万能创造性地发明了一种数据中心冷却方法,这需要背后的哲学空气侧优化和进一步发展。Airedale将此称为“水边优化”,它已经在许多世界领先的数据中心证明了它的价值。韦德国际1946官方网站

水侧优化的理念是基于一个优化的空气环境,并查看其他变量可以调整,以提供更多的自由冷却。假设数据中心白色空间内的空气保持在相同的温度,下一步是降低入口温度,同时打开供水和回水之间的差异。在工厂设备内实施创新意味着供应和回风保持以前的状态,但供应和回水温度更高,因此接近温度降低。我们看到空气侧的固定温差为12°C TD,流体侧打开至12°C,接近温度从6°C至4°C。

我们通过设备和环境的物理变化来实现这一点,比如:

  • 更高的水温意味着更少的机械冷却
  • 简化空气路径
  • 管道式热空气回流
  • 具有最大线圈表面积的CRAC / CRAH
  • 自由冷却线圈与最大的表面积
  • 免费冷却冷水机/ DAC
  • 智能控制与动态操作

免费冷却技术冷水机组与室内CRAC机组或风扇壁上的大表面积冷冻水盘管相匹配。通过热通道密封,空气路径得到了简化,形成了一个压差,将冷空气通过服务器,通过管道从空白区域抽出,并通过一个普通的静压室返回空调设备。空气通过侧壁扩散直接引入空间,最大限度地减少空气侧压降。所有这些都是通过智能控制平台进行管理的,该平台监控空白区域内的波动需求,并在其最有效的操作点动态地操作系统。

  • 降低水侧压降
  • 较小的管道工程
  • 更广泛的免费冷却技术带
  • 不需要绝热喷雾和水储存
  • 更少的机械冷却意味着更高效的冷水机操作。
  • 较低的风扇转速意味着更有效的室内机组运行。
  • 更低的泵功率意味着更有效的水输送。
  • 大线圈表面导致增加的冷却更少的足迹(更多的冷却能力每米)。

根据伦敦的平均温度,每增加2摄氏度,就会有更多的免费冷却时间。14%以上的免费冷却(59%的总数)可以实现与水侧优化,与所有其余的1%的时间覆盖同期冷却(免费冷却和机械的组合),在制冷机效率方面带来巨大的好处。该系统可以为欧洲所有主要数据中心中心(伦敦、法兰克福、阿姆斯特丹、巴黎、都柏林)每年超过50%的时间提供免费冷却。

Airedale的Water Side optimization解决方案已经在整个欧洲运行,提供了相当高的效率。下图展示了这种性能,以及它如何使最终用户受益,同时最小化对环境的影响。

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Daniel是Aired伟德pt游戏ale International欧洲数据中心团队的解决方案专家。伟德亚州游戏他有两个学士学位。毕业于机械工程和产品设计与开发专业,并在德国最受尊敬的两个品牌——西门子和奔驰——开始了他的职业生涯,之后通过SGL系统加入了暖通空调领域。在这里,他获得了为海上应用设计定制HVAC解决方案的经验,然后在Barkell首次体验数据中心世界,在那里,他参与了英国伟德pt游戏一些最大设施的定制空气处理单元的设计,包括风扇墙。他于2019年开始在Airedale担任目前的职位,这是他们欧洲扩张计划的一部分,自那以来,他一直致力于从2兆瓦到180MW的设施,设计和指定完整的冷却解决方案。伟德pt游戏他非常希望为他的三个孩子留下一个更美好的世界,他热衷于数据中心的可持续性,以及像冷却这样的关键系统如何为一个在规模和全球责任方面都在增长的行业的绿色未来做出贡献。