被忽略数据中心冷却塔的用水量
水资源短缺使现有资源更加昂贵。 2015年，该地的用水成本急剧上升，部分客户看到水费上涨高达28％。我国是许多数据中心的所在地，对工业用途的严格限制将大大增加该地数据中心冷却塔和运营数据中心的冷却塔的成本。
我国的问题很严重，已经超出了该地的范围。
人口增长和气候变化将增加全球对水的需求，因此水资源短缺的问题不会消失，也不会仅限于我国乃至美国西部。这是一个全球性的问题。
我国的问题很严重，已经超出了该地的范围。
人口增长和气候变化将增加全球对水的需求，因此水资源短缺的问题不会消失，也不会仅限于我国乃至美国西部。这是一个全球性的问题。
2015年6月24日，《华尔街日报》发表了一篇有关数据中心用水量的文章，“数据中心和隐藏用水量”。随着行业仍在处理有关碳排放的环境审查，缺水将成为下一个要公开检查的主要资源，IT组织需要更好地了解数据中心的用水方式，这些设计选择会限制用水量，以及IT行业解决此问题的能力。
数据中心冷却塔如何用水
数据中心通常使用水来帮助散热（即，冷却IT设备）。许多数据中心使用水冷冷冻水系统，该系统将冷水分配到计算机机房的冷却装置。风扇吹过冷水盘管，为IT设备提供冷气。然后，水流回冷却器并重新冷却。
水冷式冷却器系统依靠一个称为冷却塔的大型箱形单元来排出该系统收集的热量（见图1）。这些冷却塔是传统数据中心设计中耗水量的主要原因。冷却塔通过从侧面吸入周围的空气来冷却冷水机组中的冷凝水，这些空气经过湿介质，从而使水蒸发。然后，冷却塔通过将热的湿空气吹出顶部来排出热量。冷却后的冷凝水然后返回冷却器，再次接受热量以将其排出。一个1兆瓦（MW）的数据中心将根据每吨3加仑（GPM）的设计流量，每分钟通过冷却塔抽855加仑的冷凝器水。
冷却塔通过蒸发，排空和漂移“消耗”或流失水（见图2）。蒸发是由冷凝器水回路中实际排出的热量引起的。典型的设计实践允许蒸发量估计为冷却塔水流量的1％，在相当典型的1兆瓦系统中，这相当于8.55 GPM。排污描述了更换周期，在此期间冷却塔倾倒冷凝器水以消除矿物质，灰尘和其他污染物。典型的设计实践允许排污量估计为冷凝器水流量的0.5％，尽管根据水处理和水质的不同，排污量可能会有很大差异。在此示例中，排污将约为4.27 GPM。漂移描述了通过风或风扇从冷却塔吹走的水。典型的设计实践允许将漂移估计为0.005％，尽管防风性能差可能会增加该值。在此示例中，漂移实际上可以忽略不计。
总的来说，使用传统冷却方法的1兆瓦数据中心每年将使用约675万加仑的水。
无害替代品
与冷却器和冷却塔组合相比，许多数据中心正在采用新的无冷却器冷却方法，该方法更节能，用水更少。这些技术仍然使用冷却塔将热量散发到大气中。但是，无制冷机的冷却方法采用了利用室外空气的节能器，这意味着水不会一天到一天甚至每天都不会蒸发。
一些数据中心使用直接空气冷却，这将外部空气引入数据大厅，在那里无需任何调节即可直接冷却IT设备。微软数据中心服务总经理克里斯蒂安·贝拉迪（Christian Belady）曾通过在帐篷中长时间运行服务器来证明这种方法的潜力。气候，更重要的是，组织愿意接受由于温度波动和空气中的微粒污染而导致IT设备故障的风险，这限制了这种非常规方法的使用。使用此方法的大多数组织都将其与其他冷却方法结合使用。
直接蒸发冷却采用外部空气，该外部空气通过水饱和介质或通过雾化进行冷却。鼓风机将这些空气循环以冷却服务器（请参见图3）。尽管这种方法比直接外部空气冷却更为普遍，但仍使IT设备面临来自外部事件（例如森林火灾，沙尘暴，农业活动或建筑等）的外部污染物的风险，这会削弱服务器的可靠性。这些污染物可以过滤，但是许多组织不会容忍污染风险。
一些数据中心使用所谓的间接蒸发冷却。此过程使用两种气流：用于IT设备的闭环供气和用于冷却主要供气的外部气流。使用直接蒸发冷却来冷却外部（清除剂）气流。冷却的二次气流通过热交换器，在其中冷却一次气流。风扇将冷却的一次空气循环到服务器。
无水替代品
一些现有的数据中心冷却技术根本无法蒸发水。风冷冷冻水系统不包括蒸发冷却塔。这些系统是闭环的，不使用补充水。但是，它们的能源效率远低于几乎所有其他冷却方案，这可能抵消了该技术的节水效果。风冷系统可以配备喷水装置，以提供蒸发冷却以增加容量或提高冷却效率，但是这种方法在数据中心中很少见。
直接扩展（DX）机房空调（CRAC）系统包括干式冷却器，该干式冷却器通过空气-制冷剂热交换器排热。这些类型的系统不会蒸发水以排出热量。精选的新技术将这种设备与带泵制冷剂节约器一起使用，使该设备无需使用压缩机即可进行冷却。最终的无压缩机系统也不会蒸发水来冷却空气，从而提高了水和能源效率。 Uptime Institute发现，即使在完全DX制冷模式下，这些技术也可以以大约1.40的功率使用效率（PUE）运行，并且它们符合我国地严格的Title 24建筑节能标准。
表1比较了一个1兆瓦数据中心中典型的水冷式冷水机系统与风冷式冷水系统，假设水冷式冷水机的PUE为1.6，风冷式冷水机的PUE为1.6。 PUE为1.8，电费为0.16美元/千瓦时（kWh），水费为6美元/单位，其中一个单位为748加仑。
该表显示，尽管风冷式冷水机组不消耗任何水，但在一年的运行中仍会花费更高的成本，因为尽管数据源潜在的稀缺资源，但与电力相比，数据中心用户仍然相对便宜。在设计过程中评估能量和冷却之间的潜在偏移至关重要。该分析未考虑与水生产和能源生产相关的上游成本或资源消耗。但是，还应仔细权衡数据中心的可持续性目标。
以身作则
一些使用替代冷却方法的著名数据中心包括：
•Vantage数据中心位于华盛顿地昆西的站点使用Munters间接蒸发冷却系统。
•Rackspace的伦敦数据中心和Digital Realty在都柏林的Profile Park设施使用屋顶安装的间接外部空气技术以及ExCool的蒸发冷却技术。
•专业的俄勒冈地Prineville数据中心的第一阶段使用直接蒸发冷却和加湿。安装在水管上的小喷嘴在空气通道上喷射细雾，从而冷却空气并增加湿度。在第二阶段，专业使用受抑制的媒体。
•雅虎位于纽约地北部的数据中心在天气情况允许时使用外部直接空气冷却。
•澳大利亚的一家电信公司Metronode在其设施中使用直接空气冷却（以及直接蒸发和DX作为后备）
•杜邦法布罗斯（Dupont Fabros）在其硅谷和弗吉尼亚地阿什伯恩（Ashburn）设施的冷却塔中使用了再循环的灰水。市政灰水供应节省了水成本，减少了市政的水处理，并且回用了较珍贵的水。
专业报告说，其Prineville冷却系统使用的水量是传统冷却器和冷却塔系统的10％。 ExCool声称，一个1兆瓦数据中心每年需要大约260,000加仑，占传统数据中心耗水量的3.3％，而使用抽水制冷剂系统的数据中心耗水量甚至更少，为零。这些公司通过消除蒸发技术或将蒸发技术与外部空气节约器相结合来节省水，这意味着它们不必全天候（24×7）蒸发水。
低水冷却系统的提要
这些冷却系统的成本可能比传统冷却系统高得多。以当前的水电费率，这些更昂贵的系统的投资回报（ROI）可能需要数年才能实现。 Compass Datacenters最近发布了一项研究，该研究表明蒸发冷却系统的潜在负ROI。
这些系统也倾向于占用大量空间。对于许多数据中心而言，水冷式冷水机组更具意义，因为所有者可以在不改变建筑物围护结构的情况下，以相对较小的占地面积包装大容量的系统。
对于想要获得Tier认证的数据中心所有者来说，这也具有一定的意义。获得同时可维护的Tier III建造设施认证要求隔离冷却系统的每个组件，而不会影响设计日的冷却温度。这意味着所有者需要能够容忍关闭冷却装置，控制系统，补充水箱和分配装置以及热交换器。容错（Tier IV）要求系统在发生任何单个但必然发生的事件后，在不影响关键环境的情况下维持操作。尽管Uptime Institute已对许多使用较新冷却设计的数据中心进行了认证，但它们确实为流程增加了一定程度的复杂性。
组织还需要在决策中考虑温度因素。如果数据中心不准备在22摄氏度（72华氏度）或更高的温度下运行其服务器入口空气温度，则由于降低了节能的潜力，因此没有太多的额外投资回报。此外，公司还需要改善其计算机室管理，包括优化气流以进行有效冷却，并可能增加围堵，这可能会增加成本。此外，其中一些冷却系统仅在炎热和潮湿的气候下无法使用。
与任何更新的技术一样，替代的冷却系统也带来了运行挑战。组织可能需要实施新的培训，以操作和维护不熟悉的设备配置。公司将需要对首次进入关键数据中心空间的新的专有供应商进行特别彻底的尽职调查。
最后，在整个数据中心行业中，人们对节水现象抱有极大的冷漠态度。 Uptime Institute的调查数据表明，不到三分之一的数据中心运营商会跟踪用水量或使用（WUE）指标。此外，Uptime Institute的2015年数据中心行业调查发现（请参见Uptime Institute Journal，第6卷，第60页），数据中心运营商将节水作为低优先级。
但是数据中心使用的水或电的数量使它们很容易成为批评的对象。尽管有充分的理由选择传统的水冷式冷却水系统，尤其是在处理现有建筑物时，但对于新的数据中心而言，业主应根据总体业务需求（包括可持续性因素）评估替代的冷却设计。
已经投入了数十年的研究来减少数据中心资源消耗。水的主题需要在更大的范围内进行评估，例如Uptime Institute的Efficient IT计划中所述的整体方法以实现高效IT。通过此框架，数据中心运营商可以学习如何更好地证明和解释业务需求，并证明他们可以成为我们环境和公司资源的负责人。
数据中心几乎可以使用任何来源的水，Uptime Institute所访问的绝大多数水都使用市政水，这些水通常来自水库。其他数据中心使用的是地下水，这是从土壤中渗出并存储在地下的降水。数据中心操作员必须钻井才能获得这些水。但是，干旱和过度使用正在耗尽全世界的地下水位。美国地质调查局已发布资源来追踪美国的地下水枯竭情况。
其他水源包括降雨，灰水和地表水。出于各种原因，很少有数据中心使用这些资源。例如，由于降雨可能无法预测，因此大部分降雨被收集起来并用作辅助或补充供水。同样，世界上只有少数几个数据中心位于湖泊，河流或海洋附近，但是这些数据中心运营商可以通过热交换器从这些水源抽水。数据中心有时还会使用水体作为冷却塔或蒸发冷却系统的应急水源。最后，作为部分处理废水的灰水可以用作灌溉或冷却塔使用的非饮用水水源。这些水源是相互依存的，在持续的区域干旱期间可能供应不足。
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