数据中心 频道

调查:被忽视的数据中心“水饥渴”

  【IT168 资讯】今天的数据中心,用于冷却消耗的水量惊人。但大家对这种情况了解甚少,基本上都忽略了用水量问题。随着数据中心的规模继续扩大,每年消耗更多兆瓦的电力,供水正在受到严重的威胁。据美国地质调查局(USGS)统计,美国总用水量的40%用于电力生产,其次是用于公共部门,它的用水接近12%,其中还包括用于数据中心的水量。见图1。 

图1-资料来源:美国地质调查局(USGS)

  这告诉我们的是,数据中心的能源使用对国家地下水位的影响比大多数其它行业更大。让我们的数字证明这一点,根据能源情报署(EIA)的报告,仅化学工业(1530亿千瓦时)和金属工业(1440亿千瓦时)每年因用电,就使用了大量的水。见图2。 

图2-资料来源:能源情报署(EIA),国家可再生能源实验室(NREL)

  今天的数据中心比食物、纸张、汽车、塑料、木材和石油等行业消耗更多的水资源。美国环保署的一个研究指出,数据中心行业每年吃掉610亿千瓦时的能源。国家可再生能源实验室(NREL)指出,这个能源消耗相当于在美国,每年消耗1200亿加仑的水,用于给数据中心供电。美国环保署预测:数据中心到2011年以及此后每隔五年,它们累计的电力和水的消费水平将加倍,该行业面临着一个艰巨的问题:是否有足够的水供应,以支持数据中心耗电所需的能源?

  从历史上看,在设计及批准数据中心时,水的使用受到了严重的忽视。数据中心行业目前正处在一个转折点,实施新的解决方案,可以很大程度上可以减少能源和水的消耗。

  为了了解数据中心耗水问题的程度,请考虑以下情况。如果你有一个典型的电源使用效率(PUE)为2.0、等级在1mW的设施,传统思维假定水的使用将仅限于加湿器和暖通及空调(HVAC)设备。这些假设是存在严重缺陷的。一个1mW的设施每年使用在电厂的17,520,000加仑的水。如果这一设施的PUE改善为1.29,那么,水的使用可以减少到每年11,300,400加仑左右。一个PUE为1.19的设施会减少这种消费到每年10,424,400加仑。这些指标不是一厢情愿的产物。最近,Google展示了PUE为1.25的更为节水的设施;财富数据中心(Fortune Data Centers)刚刚完成了PUE为1.38的更为节水的设施;Sonic.net,加利福尼亚州Santa Rosa的一个ISP和地方供应商的合资公司,最近完成了设施改造,完成了一个PUE接近1.29的制冷剂方面节约系统。虽然这些效率水平令人印象深刻,但是,一些业内专家认为,在不损害任何的环境标准的情况下,获得PUE为1.18至1.19的设施是非常有可能。见图3。 

图3-来源:LBNL,国家可再生能源实验室(NREL)

  与此同时,目前正在关于设施的辩论,即空气冷却系统达到了“足够好”的状态,实现了充分的节约用水。然而,根据大多数制冷技术专家的观点,空气冷却系统使用的能源比水冷系统多百分之二十。由于大多数制造商的设计冷凝温度不同,风冷式冷却机组一般比水冷式冷却机组使用更多的能量。因此,如果一个PUE为2.0的数据中心从风冷转换成水冷,它的PUE可以实现1.83。
 

图4-来源:LBNL,国家可再生能源实验室(NREL)

  重要的是要认识到数据中心在两个地方的用水:设施用水和电厂用水。据巴尔的摩空气线圈公司(Baltimore Air Coils Company)冷凝器手册,水冷式冷却机组,对于在1mW设施(142吨)机组上,每100吨的冷却负荷,要使用最低每分钟2.31加仑,最高每分钟4加仑(GPM)的供水量。尽管事实上,水冷机组比公共部门的冷却塔每年多使用200多万加仑的水(根据周期率及冷却塔处理),但在加利福尼亚州,它们与风冷机组相比,仍然减少了总耗水量。这就是说,由于在发电厂能源和水的使用,在所有的应用中,简单地从风冷机组到水冷机组的改变,对于节约用水方面,还是不够的。每个设施能源和水的使用应当在各地进行评估。在加利福尼亚州的数据中心的设施问题中,水的消耗更是岌岌可危。根据国家可再生能源实验室(NREL),美国加州使用4.64加仑的水来产生1kWh的能源,由于其使用的是水力发电。因此,在加利福尼亚州,为了1mW的设施,这相当于每年超过4千万加仑的水用于电厂。在加利福尼亚州,这种从一个风冷机组到水冷机组的变化将导致用水总量减少5200万加仑。

  在此统计的基础上,数据中心经理应该非常积极地研究如何降低PUE的水平,不仅是为了减少能量消耗,而且还为了减少他们的IT基础设施冷却所需的水量。从一个最佳做法的角度来看,Google最近的一份报告中所提出的建议,新的数据中心每年的平均PUE为1.25。在美国,数据中心的PUE从2.0降低至1.25,平均每年可节省450亿加仑水、220亿千瓦时的能源。根据环保署,PUE下降,每年可消除9百万吨的二氧化碳。 

图5 -资料来源:美国环保局(EPA),国家可再生能源实验室(NREL)

  这一点指向许多数据中心面临的可持续发展的各种问题。作为一种产业,必须认真思考每一个方面的投入,使数据中心更有效,因为事实上,它们正在迅速成为美国最大的工业能源用户。

  关于作者:Rick Cockrell是Core4 Systems公司的首席技术官。Core4 Systems公司是一个创新的数据中心冷却的供应商,它提供下一代CRAC和空气处理机组系统,能够降低冷却成本高达百分之七十二,节省电厂和现场设施的用水量高达百分之二十八。
 

0
相关文章