隨著當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的應(yīng)用激增，全球電力消耗處于歷史最高水平，并且隨著時(shí)間推移越來(lái)越高。根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Gartner公司的調(diào)查，如今全球大約有49億臺(tái)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。到2020年，思科公司預(yù)測(cè)將會(huì)達(dá)到500億臺(tái)。隨著對(duì)數(shù)據(jù)中心計(jì)算能力的需求迅速增加，削減成本高昂的電能消耗也成為數(shù)據(jù)中心提高能源效率的驅(qū)動(dòng)力。
未來(lái)挑戰(zhàn)：提高數(shù)據(jù)中心的能效
事實(shí)表明，數(shù)據(jù)中心提高能效是未來(lái)的一大挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)中心渴望采用更多的能源，并提高效率。根據(jù)美國(guó)能源部發(fā)在布的數(shù)據(jù)，2016年美國(guó)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)和冷卻的能耗達(dá)到700億千瓦時(shí)。并且在四年內(nèi)，這一數(shù)字將達(dá)到730億千瓦時(shí)。而在英國(guó)，托管數(shù)據(jù)中心行業(yè)在2015年消耗了25億千瓦時(shí)。據(jù)估計(jì)，全球的數(shù)據(jù)中心消耗約占全球電力總消耗的3%-5％。這與全球航空行業(yè)消耗的能源相當(dāng)。因此，環(huán)保人士、政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)和公眾都在密切關(guān)注提高數(shù)據(jù)中心的能源效率。
值得一提的是，這為數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商提供了一個(gè)減少他們巨大的運(yùn)營(yíng)成本的機(jī)會(huì)，因?yàn)楣?jié)約能源不僅可以節(jié)省成本，還將為減少溫室氣體排放和氣候保護(hù)作出重大貢獻(xiàn)。鑒于所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，降低服務(wù)器的運(yùn)營(yíng)成本和提高冷卻效率是關(guān)鍵，以便通過(guò)依賴更成熟和適應(yīng)性更強(qiáng)的IT解決方案來(lái)降低運(yùn)營(yíng)成本，這些解決方案可承受更高的溫度并產(chǎn)生更少的熱量。
采用 冷卻系統(tǒng)
在英國(guó)，數(shù)據(jù)中心水冷技術(shù)取得一些進(jìn)展，而這對(duì)于數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性意味著令人鼓舞的結(jié)果。與冷卻空氣相比，冷卻水吸收熱量的能力更強(qiáng)，因此采用水冷成為減少數(shù)據(jù)中心能源成本最為經(jīng)濟(jì)有效的選擇。在當(dāng)今的數(shù)據(jù)服務(wù)器環(huán)境中，大功率空調(diào)通常產(chǎn)生冷空氣，但是它們可以冷卻整個(gè)服務(wù)器機(jī)房嗎？坦率地說(shuō)，機(jī)房超過(guò)一半的冷空氣無(wú)法到達(dá)機(jī)柜的熱點(diǎn)進(jìn)行冷卻，其中包括CPU。而大量的費(fèi)用隨著熱空氣的消散而流失。
綠山公司在挪威建設(shè)運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)中心采用附近峽灣的水來(lái)冷卻他們的數(shù)據(jù)中心。同樣令人印象深刻的是Cologix和Equinix公司在加拿大多倫多的數(shù)據(jù)中心，他們采用安大略湖的湖水為其服務(wù)器冷卻。在這兩種情況下，水是間接參與冷卻過(guò)程。通過(guò)熱交換器，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣相應(yīng)地被液體冷卻介質(zhì)冷卻，然后用于硬件的自然冷卻。這被稱之為"空氣冷卻2.0".
雖然，仍然不建議采用空調(diào)冷卻整個(gè)房間，但散熱器必須盡可能靠近服務(wù)器進(jìn)行冷卻，以實(shí)現(xiàn)更高的散熱效率。直接冷卻與間接冷卻熱點(diǎn)相反將是最佳的。
水冷與空氣冷卻相比具有的優(yōu)點(diǎn)包括增加流量和導(dǎo)電率。例如，水冷具有更大的節(jié)約能源和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠湮锢硖匦耘c空氣相比，水可以吸收的熱量是空氣的3330倍，并且其傳導(dǎo)性則高出20倍。通過(guò)使冷卻介質(zhì)更靠近熱源，可以更有效地利用其潛力。而且，通過(guò)智能設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)CPU等敏感元件的集中冷卻。由于具有更高的冷卻性能，與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，每個(gè)服務(wù)器機(jī)架的功率密度可達(dá)到45 kW，可同時(shí)降低能源消耗。
直接水冷系統(tǒng)也可以提供額外的能源節(jié)省，由于服務(wù)器機(jī)架溫度較高，輸出高達(dá)60℃的熱水是可能的。這種溫度下的水可用于附近建筑物、餐館、旅館和辦公樓的熱水或供暖系統(tǒng)。
通過(guò)智能余熱利用可以節(jié)省額外的開(kāi)支
隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能家居和自主汽車等設(shè)備在全球范圍內(nèi)能源消耗日益增加，通過(guò)利用余熱利用來(lái)提高能源效率，尋求新的協(xié)同效應(yīng)正變得越來(lái)越重要。
根據(jù)Borderstep Institute最近進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查表明，由于數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器熱量的重復(fù)使用，已經(jīng)證明能夠節(jié)省大量的能源。在瑞士，IBM公司的數(shù)據(jù)中心為其附近的游泳池提供熱水。而在印第安納州Norte Dame大學(xué)的數(shù)據(jù)中心，其余熱提供給溫室加熱，而包括蘋(píng)果和亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司（AWS）在內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商正為其在北歐地區(qū)的數(shù)據(jù)中心附近的住戶庭供暖。
但是仍然存在兩個(gè)問(wèn)題。如果廢熱的溫度輸出非常低，低于60℃，則不能為鄰近的建筑供熱。為了重新利用熱量，水的溫度必須至少為6060℃，以便制備熱水。其次，其熱能不能傳輸很遠(yuǎn)。數(shù)據(jù)中心廢熱只能用于附近用戶的應(yīng)用，長(zhǎng)距離傳輸熱能可能帶來(lái)大量的熱量損失，導(dǎo)致溫度降低。
結(jié)論
隨著計(jì)算能力需求的顯著增加，由此為數(shù)據(jù)中心帶來(lái)高額的電費(fèi)成本，創(chuàng)新的綠色概念對(duì)數(shù)據(jù)中心至關(guān)重要。在市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Technavio公司發(fā)布的一項(xiàng)研究中，數(shù)據(jù)中心綠色化的機(jī)遇正在以每年14％的速度增長(zhǎng)。無(wú)論是采用直接水冷還是其他制冷方式，都需要采取進(jìn)一步措施以實(shí)現(xiàn)降低數(shù)據(jù)中心的能耗。
