数据中心节约用水的五种方法

大家都知道，作为当今人工智能热潮幕后引擎的数据中心会消耗大量水资源，主要是用来冷却的，而科技行业的任何一家公司都得认真对待这个问题。

据国际能源署（IEA）估计，目前全球数据中心每年消耗5600亿升水，而根据最近一份关于数据中心用水情况的政府报告，预计这一数字在未来几年可能大幅增长，到2030年将达到每年1.2万亿升之多。

现在就采取措施，有助于缓解这个问题。

数据中心完全有可能减少对当地淡水资源的抽取，同时降低能耗，而且完全不牺牲性能。

以下是当今导致数据中心用水量增加的五个关键问题，以及数据中心运营商可以采取的应对措施。

1 开环蒸发冷却带来的问题

如今，许多数据中心仍然依赖“开环”蒸发冷却系统，即将水喷洒到填料上使其冷却。这种较老的冷却方式意味着数据中心会消耗大量水资源，蒸发掉的水必须持续补充。

但更现代的密封式液体冷却系统提供了一种减少这类水资源损耗的途径，通过确保水资源高效循环利用，同时不影响性能。

如今的闭环系统反复循环使用同一批水，使用液-气热交换器进行冷却，而非通过蒸发水来降温。这些温水冷却系统采用密封设计，因此在系统首次注满水后，在正常运行条件下，水的损耗极低。

实际上，这些系统在密封环境中循环使用同一批水，因此在正常运行过程中几乎不消耗水。水不会从系统中排出，也永远不会蒸发：相反，它直接从高性能组件吸收热量并将热量排出系统外。

闭环系统的设计理念并非消耗型基础设施，而是循环利用、自给自足的系统。这项技术对于减少全球数据中心的用水需求至关重要。

2 数据中心仍在试图冷却整个机房

在太多的数据中心中，制冷效率极低，这意味着数据中心总能耗中高达三分之一可能都“花”在了给组件降温上，风扇既要为整个数据中心降温，又要冷却单台设备。诸如直接到节点和直接到芯片冷却等现代技术正在为遏制这种低效的能源和水资源消耗提供新思路。

在直接芯片冷却中，冷板会贴在GPU等发热组件上，冷却液流过冷板吸收热量，再传到热交换器。诸如直接节点冷却等液体冷却技术可以从服务器中移除高达98%的热量，采用闭环系统运行，这意味着水不会被浪费。

通过在处理器层面直接从源头捕获热量，而不是试图去冷却整个充满热空气的机房，数据中心运营商可以减少能源需求，同时减轻对当地水系统的压力。这样产生的热量温度更高，也更容易再利用。

3 生成式AI正在推动计算密度增加

数据中心用水量增加的一个关键原因很简单，就是AI热潮带来了更大的冷却需求。生成式AI由图形处理单元（GPU）驱动，它们的能耗可能比中央处理单元（CPU）高出五到十倍。但我们也看到计算密度在增加，因为通过3D硅堆叠等技术，越来越多的这类组件被塞进了更小的空间里。

AI工作负载的需求意味着温水闭环冷却正逐渐成为一种低能耗的解决方案。即使在机架密度很高的情况下，温水系统（进水温度可以高得多）也能实现高性能，同时减少用水，也不再需要蒸发冷却。

举一个例子，梦工厂动画公司为高性能计算（HPC）采用了温水冷却系统，实现了20%的性能提升，同时降低了冷却需求。

4 重复利用数据中心热量的项目仍然太少见了

在数据中心，几乎所有用掉的电最终都变成了热量，而如今，这种资源并没有被充分利用起来。过去，热量一直被视为一种不受欢迎的副产品，得想办法排掉、扔掉。但其实，这可以变成一种能用的资源，为住宅社区、商业建筑甚至区域供热提供热量。

这种再利用还是太少见了，但欧洲各地的一些先行项目已经证明了这个思路在减少对化石燃料的依赖、降低能源成本和提升抗风险能力方面的潜力。爱尔兰和斯堪的纳维亚的项目已经在再利用热量来为家庭和企业供暖。

老式的蒸发冷却系统很费资源，而转向闭环系统，把水循环利用起来，把热量收集起来供给周边社区，这就是变废为宝的典型例子。

5 数据中心仍然位于错误的地点

目前，人们在数据中心选址上考虑得太少，这意味着这些设施可能位于当地淡水供应已经紧张的地区。

展望未来，各企业会把这一点考虑进去，来建设更加可持续、能“融入”当地环境的数据中心：研究发现，45%的IT从业者认为，目前的数据中心设计并不支持可持续发展目标。

未来，数据中心将被建在精心挑选的位置，以更好地利用可再生能源，并确保它们的用水需求不会与当地环境产生矛盾。这可能包括把数据中心融入城市区域，目的是利用废热为当地家庭供暖——甚至为当地居民提供水疗般的享受。

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本文为TechRadar Pro Perspectives栏目而作，该栏目旨在展示当今科技行业最顶尖的人才。