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碳不惜一切代价?为什么数据中心的用水需要成为净零讨论的一部分vwin手机客户端

二月份,艾瑞代尔的丹尼尔·伯奇克在DCD的接近净零全球在线会议。可以查看会话在这里,但如果您没有时间按需查看,他会在下面的博客文章中总结该演示文稿。

绝热后 水已经是一种非常紧张的资源,人口增长、密集的城市化和工业化正在增加更多的压力。2015年,达沃斯世界经济论坛(World Economic Forum)首次将“水危机”列为世界主要威胁,而这场危机并不局限于发展中国家。随着数据中心用水越来越受到关注,行业不能忽视其在解决这一全球问题中的关键作用。像PUE这样的措施有助于引导该行业走上更绿色的道路,并取得了技术进步以提高效率,但这并不能说明整个可持续发展的故事。vwin手机客户端

在研究数据中心冷却在可持续性方面,在全球水危机以及更广泛的碳减排倡议的背景下这样做是很重要的。当前的系统会增加行业的用水量,这些系统存在哪些问题?在绝热时代,我们需要做些什么才能真正改变能源使用和水资源节约?

数据中心行业近年来的快速扩张有据可查,而且没有减弱的迹象。然而,强大的力量伴随着责任。最近的一份报告表明,到2025年,数据中心将消耗全世界五分之一的电力。这类统计数据使该行业备受关注,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。vwin手机客户端

大多数数据中心的主要能耗来源是冷却。这种能源使用主要来自大型工业设备,如泵,vwin手机客户端冷冻机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)等措施有助于引导行业走上更绿色的道路,为了提高效率,已经取得了技术进步,但PUE并不能说明全部情况。数据中心用水越来越受到关注。vwin手机客户端

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。人口增长、密集的城市化和工业化给这1%的人口带来前所未有的压力。2015年,达沃斯世界经济论坛(World Economic Forum)首次将“水危机”列为世界主要威胁,而这场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要的水的可用性、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。总的来说,预计到2020年,美国各地的数据中心总共将消耗6600亿升水(美国能源部报告)。2018财年,谷歌用水量为157.9亿升(谷歌,2019年)。一些人去了办公室,但大部分被其全球数据中心车队所消耗。2018财年,微软使用了35亿升(微软,2018年),其中大部分用于数据中心。使用传统冷却的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,水资源节约被列为低优先级(Heslin,2016)。数据中心行业必须认真履行其环境责任,包括节约用水,PUE和WUE的结合对于行业的发展至关重要。

直流冷却技术的发展

空气侧优化

大约十年前,空气温度的优化(增加)作为数据中心提高效率的最新方式被引入。当时,许多数据中心在20°C至22°C的设定点运行。美国采暖、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)根据技术进步和可持续性重点,更新了其IT设备vwin手机客户端温湿度工作范围指南。他们更新的“推荐”供应温度上升,包括一个更宽的工作范围,称为“允许”范围,代表IT设备应承受的实际极限。这使数据中心运营商在温度设置方面具有更大的灵活性,但需要注意的是,在推荐范围之外,会对可靠性(定义为“X系数”)产生预期影响。

在较高温度下运行vwin手机客户端数据中心降低了冷却要求,并提供了更多免费冷却的机会。Airedale International率先引入了专门设计的冷却器,以利用增强的免费冷却机会,从而降低运营商的拥有成本。德赢vwin亚太战略

绝热冷却系统

该行业在过去十年的快速增长导致供应链难以跟上。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比市场上提供或提供的要多得多。一段时间以来,制冷机的运行限制和效率阻碍了行业实现其努力追求的PUE,简单地说,过去的效率不再足够。

随着制冷机问题的不断出现,诸如绝热干空气冷却器等替代品利用了较高的送风温度,提供了无需压缩机的解决方案。当时,制冷机极不灵活,运行范围相对有限。

近年来,随着绝热冷却系统的引入,空气侧优化已成为基础。该技术将蒸发和空气冷却合并到一个系统中。水的蒸发,通常以雾或喷雾的形式,用于将环境空气预冷却到湿球的几度范围内,从而实现更冷、更高效的运行。

喷雾或喷雾的使用意味着水的使用量明显低于传统蒸发系统,但对于采用绝热冷却系统的现代数据中心,保守的用水量估计仍为500000升/1MW/年。随着数据中心规模的扩大,这成为一个真正的问题,特别是在缺水已被确定为威胁的地区。vwin手机客户端

用水本身甚至不是全部。这些水仍然需要储存和处理,这增加了资本成本,并且与任何暴露在连续水接触下的机械设备一样,冷却设备已经被视为遭受更严重的退化,这也给运营成本带来了压力。

水侧优化

认识到需要提供接近绝热冷却效率的冷却系统,但采用更敏感的节水方法,Airedale开发了一种创新的数据中心冷却方法,该方法采用了空气侧优化背后的理念,并进一步发展。Airedale将此称为水侧优化,它已经在许多世界领先的数据中心证明了其价值。vwin手机客户端

水侧优化的理念基于优化的空气环境,并考虑可以调整哪些其他变量,以提供更自由的冷却。假设数据中心空白区域内的空气保持相同的温度,下一步是降低进近温度,同时打开供水和回水之间的差异。在电厂设备内实施创新意味着供气和回风保持不变,但供水和回风温度较高,因此进近温度降低。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关闭至4°C。

我们通过设备和环境的物理变化来实现这一点,如:

  • 水温越高,意味着机械冷却越少
  • 简化气路
  • 管道热空气回流
  • CRAC/CRAH,最大化线圈表面积
  • 具有最大表面积的自由冷却盘管
  • 自由冷却冷却器/DAC
  • 具有动态操作的智能控制

自由冷却冷水机组与室内CRAC机组或风机壁中的大表面积冷水盘管相匹配。使用热通道安全壳简化了空气路径,形成了压差,通过管道将冷空气从服务器中抽出,并通过公共增压室返回空调设备。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。所有这些都由智能控制平台进行管理,该平台监控空白区域内的波动需求,并在最有效的操作点动态操作系统。

  • 较低的水侧压降
  • 小型管道工程
  • 宽自由冷却带
  • 无需绝热喷雾和储水
  • 更少的机械冷却意味着更高效的制冷机运行。
  • 风扇转速越低,意味着室内机运行效率越高。
  • 更低的泵功率意味着更有效的水传输。
  • 大线圈表面可增加冷却,减少占地面积(每米冷却能力更大)

根据伦敦的平均温度,额外的2°C可以创造更多的自由冷却时间。通过水侧优化,可实现14%以上的免费冷却(总共59%),除1%外,其余时间的所有时间都由并行冷却(免费冷却和机械冷却的组合)覆盖,从而在冷水机效率方面带来巨大好处。该系统可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)提供50%以上的全年免费制冷。

Airedale的水侧优化解决方案在欧洲各地运行,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,同时将对环境的影响降至最低。

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Daniel是Airedale International欧洲数据中心团队的解决方案专家。他拥有两个工学学士学位(机械工程和产品设计与开发),在通德赢vwin亚太战略过SGL系统进入暖通空调行业之前,他在德国最受尊敬的两个品牌西门子和梅赛德斯工作。在这里,他获得了为海上应用设计定制暖通空调解决方案的经验,之后首次在巴克尔体验数据中心世界,在那里他参与了英国一些最大设施的定制空气处理装置的设计,包括风扇墙。作为其欧洲扩张计划的一部分,他于2019年开始在Airedale担任目前的职务,此后一直致力于2至180MW的设施,设计并指定完整的冷却解决方案。他对为三个孩子留下一个更美好的世界非常感兴趣,他热衷于数据中心的可持续性,以及冷却等关键系统如何为一个规模不断扩大、全球责任不断增加的行业创造更绿色的未来。

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