Zapotrzebowanie na chłodzenie w centrach danych rośnie, a operatorzy centrów danych starają się zachować równowagę. Wraz ze wzrostem liczby serwerów i obciążenia pracą spowodowanym rozwojem funkcji i usług sztucznej inteligencji (AI), rozszerzeniem celów biznesowych oraz przejściem centrów danych na technologie skalowalne, operatorzy obiektów poszukują technik i metod maksymalizacji i wydłużenia wykorzystania wody.
Co to jest efektywność zużycia wody (WUE)?
W miarę jak operatorzy znajdują wydajne rozwiązania i innowacje w zakresie chłodzenia, jednym ze sprawdzonych wskaźników i podejść jest śledzenie efektywności zużycia wody (WUE). WUE mierzy, jak efektywnie centrum danych wykorzystuje wodę do chłodzenia. Wprowadzony przez The Green Grid, stał się kluczową metryką, ponieważ AI napędza gęstość szaf do 130 kW. Raport Berkeley Lab dotyczący zużycia energii w centrach danych w USA w 2024 r. przyczynił się do tego wzrostu, ponieważ dane wykazały, że średnia wartość WUE w centrach danych w USA wzrosła z 0,36 kW do 0,45 kW–0,48 kW w miarę rozszerzania się hiperskali i kolokacji.
Ilustracja 1. Średnie roczne WUE w centrach danych w USA (źródło: Berkeley Lab 2024 US Data Center Energy Usage Report)
Śledzenie WUE pomaga zespołom zidentyfikować możliwości poprawy wykorzystania wody, optymalizacji strategii chłodzenia i podejmowania świadomych decyzji dotyczących modernizacji infrastruktury. Dla organizacji monitorowanie wykorzystania i kontrolowanie go może przełożyć się na niższe wydatki na infrastrukturę, mniej problemów związanych z przepisami i większą długoterminową odporność.
Poniższe równanie pozwala obliczyć, ile wody zużywa centrum danych do wytworzenia każdej kilowatogodziny energii IT. Z reguły niższy wynik wskazuje na bardziej efektywne wykorzystanie wody.
Śledzenie WUE wyznacza punkt odniesienia. Poprawa często zaczyna się od sposobu, w jaki systemy chłodzenia zarządzają ponownym wykorzystaniem wody, szczególnie poprzez cykl koncentracji.
Cykl koncentracji: Dźwignia dla lepszego WUE
Zrównoważenie cyklu koncentracji (CoC) – stosunek zanieczyszczeń stałych w wodzie ponownie wykorzystywanej i recyrkulowanej w porównaniu z wodą uzupełniającą odprowadzaną i zagęszczaną poprzez odparowanie – może zmniejszyć zapotrzebowanie na wodę uzupełniającą nawet o 20%, przyczyniając się do oszczędności kosztów. Osiągnięcie zrównoważonego CoC wymaga zastosowania środków chemicznych w celu kontroli osadzania się kamienia i biofoulingu, co dodatkowo chroni wymienniki ciepła znajdujące się w dalszej części instalacji. Napędy o zmiennej częstotliwości (VFD) w wentylatorach wieżowych i pompach mogą zmniejszyć zużycie energii poprzez dostosowanie mocy wyjściowej do zapotrzebowania, pośrednio obniżając zużycie wody poprzez zmniejszenie szybkości parowania. Środki te mogą poprawić WUE bez konieczności wprowadzania gruntownych zmian w obiegu chłodzenia.
Kluczowe strategie optymalizacji zużycia wody w centrach przetwarzania danych
Chociaż chłodzenie cieczą pozostaje skuteczne, jego rolę należy rozważyć w kontekście pojawiających się alternatywnych rozwiązań.
- Systemy chłodzenia cieczą w obiegu zamkniętym: Systemy o obiegu zamkniętym recyrkulują wodę przez wymienniki ciepła, zmniejszając pobór wody o 50% do 70%, w zależności od klimatu i obciążenia. Ta konstrukcja zmniejsza oczyszczanie chemiczne, upraszcza monitorowanie i utrzymuje stałą jakość wody. Wymaga to również starannego planowania, aby poradzić sobie z odrzucaniem ciepła w środowiskach o dużej gęstości, szczególnie na obszarach o ograniczonej dostępności wody.
- Hybrydowe systemy chłodzenia: Systemy hybrydowe łączą chłodzenie powietrzem i cieczą, aby poprawić wydajność cieplną przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia wody. Systemy te często działają w trybie suchym przez większą część roku, wykorzystując powietrze otoczenia do odrzucania ciepła i utrzymując WUE blisko zera. Działają dobrze w umiarkowanym klimacie, ale mogą mieć trudności z utrzymaniem wydajności w ekstremalnych warunkach lub podczas szczytowych obciążeń.
- Czynniki chłodnicze o niskim współczynniku GWP jako praktyczna alternatywa: W przypadku obiektów, w których występują ograniczenia wodne, czynniki chłodnicze o niskim potencjale globalnego ocieplenia (GWP) zapewniają optymalną wydajność i ochronę czasu pracy bez przestojów, spełniając jednocześnie nowe przepisy.
Monitorowanie i optymalizacja w czasie rzeczywistym
Wydajność chłodzenia zależy nie tylko od sprzętu — wymaga ścisłej kontroli monitorowania i widoczności w czasie rzeczywistym. Czujniki śledzące zmiany temperatury, wilgotności i przepływu przekazują dane do platform, które automatycznie dostosowują wartości zadane w oparciu o obciążenie i warunki klimatyczne. Systemy takie jak Vertiv™ Liebert® iCOM™-S analizują setki punktów danych w celu precyzyjnego dostosowania temperatury wody, prędkości wentylatora i wydajności chłodzenia. Może to zmniejszyć wahania w WUE, wcześnie sygnalizować anomalie i wspierać konserwację predykcyjną. Dla operatorów oznacza to również mniej niespodzianek, lepsze wykorzystanie zasobów i stabilniejszą wydajność w zmieniających się obciążeniach.
Skalowanie chłodzenia bez skalowania zapotrzebowania na wodę
Zastosowanie strategii skoncentrowanych na WUE, takich jak systemy zamkniętej pętli, chłodzenie hybrydowe i zautomatyzowane sterowanie, może obsługiwać obciążenia o dużej gęstości przy jednoczesnym utrzymaniu stabilnego zużycia wody. Takie podejście pomaga operatorom w bardziej precyzyjnym zarządzaniu wykorzystaniem zasobów, zmniejszaniu kosztów operacyjnych i zachowaniu zgodności ze standardami ochrony środowiska.
Dowiedz się, jak Vertiv stosuje te strategie w rzeczywistych centrach danych. Zapoznaj się z raportem firmy Vertiv na temat odpowiedzialnego biznesu za rok 2024, aby uzyskać więcej informacji na temat wydajności wody.
