冷卻系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的耗電量中占有重要地位，大約40%的電費用于散熱。而除了高昂的成本，冷卻對于環(huán)境的影響也不容忽視。在電網(wǎng)負擔加重、全球碳排放需要大幅減少的情況下，節(jié)省的每一瓦電能都非常重要。

“免費冷卻”（Free Cooling）早已被視為一種可行方法，通過利用現(xiàn)有的冷源（如低溫環(huán)境），而非使用冷卻機組來為數(shù)據(jù)中心降溫。在低密度機架以及較冷氣候地區(qū)的設(shè)施中，尤其是冬季，外界溫度足以勝任冷卻任務(wù)。

但隨著機架密度的提高和熱浪時間的延長，研究人員和運營商越來越多地轉(zhuǎn)向自然水體來實現(xiàn)冷卻。例如，數(shù)據(jù)中心巨頭Digital Realty就在其馬賽（Marseille）數(shù)據(jù)中心中采用了河流冷卻技術(shù)。

▌河流冷卻項目

這一冷卻解決方案耗時兩年半部署，涉及3公里的地下管道和27臺熱交換器。系統(tǒng)從一個名為“La Galerie de la Mer”的地下水道中引水，該水道建于19世紀，用于收集和引導舊礦區(qū)的雨水。水道中的水全年保持在15°C（59°F）的自然溫度，通過熱交換為數(shù)據(jù)中心提供冷卻。

這一技術(shù)已被應用于Digital Realty的MRS2和MRS3設(shè)施，同時也計劃用于在建的MRS4和MRS5項目。整個系統(tǒng)耗資約1600萬美元。

當被問及這一系統(tǒng)的價值時，Digital Realty的首席數(shù)據(jù)中心技術(shù)與工程官Lex Coors表示，這主要體現(xiàn)在經(jīng)濟效益和可持續(xù)性兩方面：

“首先，我們考量了能源價格的走勢以及未來的預期變化。當時能源成本相對較低，但價格波動和不穩(wěn)定性已開始顯現(xiàn)。同時，我們也有企業(yè)社會責任計劃，但我們不會投資毫無意義的項目——這對我們和環(huán)境都不好?！?/span>

在能源成本之外，歐洲對數(shù)據(jù)中心能源效率的要求也在提高。例如，阿姆斯特丹早年間就強制所有數(shù)據(jù)中心達到1.2以下的PUE（電源使用效率）。如今，德國的相關(guān)法規(guī)也開始實施，而歐盟能源效率指令則更進一步，要求在政策與投資決策中優(yōu)先考慮能源效率。

Lex Coors表示，這些因素促使Digital Realty在馬賽采取了更高效的冷卻方案。盡管馬賽氣候溫暖，無法達到PUE 1.2以下的標準，但新方案每年可節(jié)省約18400 MWh電能，并減少795噸二氧化碳排放。未來，該系統(tǒng)的熱水還計劃為Euroméditerranée城市供暖網(wǎng)絡(luò)提供熱量，為50萬平方米的辦公樓和住宅供暖。

▌Nautilus的水冷解決方案

Nautilus是一家以“漂浮數(shù)據(jù)中心”聞名的公司，其水冷技術(shù)支持多種水體，包括海洋、湖泊、河流，甚至污水處理廠。然而，這些系統(tǒng)必須根據(jù)水源的具體特性定制。

例如，在加州圣華金河上的數(shù)據(jù)中心項目中，Nautilus與Intake Screens Inc（ISI）合作，為水體中的瀕危魚類設(shè)計了特殊的進水裝置。整個系統(tǒng)確保水體的溫升不超過4華氏度，且沒有水被蒸發(fā)或消耗。此外，水流中的微生物無法附著于管道，避免了化學物質(zhì)的使用，從而保護了當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。

Nautilus的CEO Rob Pfleging強調(diào)：“我們的技術(shù)不僅關(guān)注能源效率，也重視水生生態(tài)保護?！?/span>

Nautilus的水冷系統(tǒng)兼具開環(huán)和閉環(huán)設(shè)計——外部水源與內(nèi)部冷卻回路之間通過金屬板進行能量傳遞，兩者的液體永不接觸。這種設(shè)計減少了泄漏風險，提高了系統(tǒng)效率。

▌自然冷卻的局限性

盡管自然冷卻在許多場景下表現(xiàn)出色，但并非萬能。例如，水體溫度過高或流動性不足的地區(qū)可能無法有效應用。Pfleging指出：“如果你想在尼羅河邊建數(shù)據(jù)中心，我們不會接受，因為那里的水幾乎像個熱水池?！辈贿^，在某些高溫環(huán)境中，水溫上升遠比空氣溫度慢，因此仍然可能提供有效冷卻。

▌自然冷卻的未來

數(shù)據(jù)顯示，全球約80%的人口居住在距離水體不到1公里的范圍內(nèi)，這為自然冷卻的應用提供了巨大潛力。盡管它無法解決所有數(shù)據(jù)中心的冷卻問題，但顯然是一個重要且觸手可及的解決方案。

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