A demanda por resfriamento em data centers está aumentando e os operadores estão executando um ato de equilíbrio. À medida que os racks e as cargas de trabalho aumentam com mais funções e serviços de inteligência artificial (IA), os objetivos empresariais se expandem e os data centers fazem a transição para tecnologias escaláveis, os objetivos de negócio se expandem e os data centers fazem a transição para tecnologias escaláveis, os operadores de instalações estão encontrando técnicas e métodos para maximizar a utilização da água.
O que é a efetividade do uso da água (WUE)?
Enquanto os operadores determinam designs e inovações eficientes de resfriamento, uma métrica e abordagem comprovada envolve o monitoramento da efetividade do uso da água (WUE). O WUE mede quão eficientemente um data center usa a água para resfriamento. Introduzido pelo The Green Grid, tornou-se uma métrica chave à medida que a IA impulsiona as densidades de rack até 130 kW. Embora o resfriamento líquido ofereça uma eficiência energética superior, introduz novas demandas de água que devem ser gerenciadas cuidadosamente para o controle de custos e a resiliência operacional. O Relatório de Uso de Energia em Data Centers dos EUA 2024 do Laboratório Berkeley estabelece que em cenários projetados além de 2023, espera-se que o WUE médio aumente ligeiramente, alcançando níveis entre 0,45 e 0,48 L/kWh. Este aumento previsto é impulsionado pela expansão de data centers hiperescala e de colocação, junto com a crescente adoção de sistemas com resfriamento líquido.
Gráfico: Projeção do WUE médio anual além de 2023 em data centers dos EUA. (Fonte: Relatório sobre o uso de energia em data centers nos EUA de 2024 do Berkeley Lab)
O monitoramento do WUE ajuda as equipes a identificar oportunidades para melhorar a utilização da água, otimizar estratégias de resfriamento e tomar decisões informadas quanto a melhorias de infraestrutura. Para as organizações, monitorar e controlar o uso pode se traduzir em menor gasto em serviços públicos da infraestrutura, menos problemas regulatórios e maior resiliência a longo prazo.
A seguinte equação calcula quanta água é utilizada em um data center para suportar cada quilowatt-hora de energia em TI. Um resultado mais baixo indica utilização mais eficiente da água.
RO monitoramento do WUE estabelece uma referência. Sua melhoria contínua começa com como os sistemas de resfriamento gerenciam a reutilização da água, especialmente através do ciclo de concentração.
Ciclo de concentração: Uma alavanca para melhor WUE
Equilibrar o ciclo de concentração (CoC) —a proporção de impurezas sólidas em água reutilizada e recirculada em comparação com a água de reposição descarregada e concentrada por evaporação— pode reduzir as necessidades de água de reposição em até 20%, contribuindo para a economia de custos. Conseguir um CoC equilibrado requer tratamento químico para controlar a formação de incrustações e o biofouling, que também protege os trocadores de calor posteriores. Os inversores de frequência (VFD) em ventiladores e bombas de torre podem reduzir o uso de energia ajustando a saída à demanda, reduzindo indiretamente o uso de água ao diminuir as taxas de evaporação. Estas medidas podem melhorar o WUE sem requerer mudanças completas no circuito de resfriamento.
Estratégias chave para otimizar o uso da água em data centers
Embora o resfriamento líquido continue sendo efetivo, seu papel deve ser ponderado frente a alternativas emergentes.
- Sistemas de resfriamento líquido de circuito fechado: Segundo o EESI, um data center de tamanho médio que utiliza sistemas de resfriamento de circuito aberto pode consumir aproximadamente 110 milhões de galões de água anualmente (~416 milhões de litros), enquanto as grandes instalações de hiperescala podem usar até 5 milhões de galões por dia (~18,9 milhões de litros/dia). Os sistemas de circuito fechado podem ajudar os data centers a reduzir o uso de água.
- Sistemas de resfriamento híbridos: Os sistemas híbridos combinam resfriamento por ar e líquido para melhorar o desempenho térmico enquanto reduzem o uso de água. Estes sistemas costumam operar em modo seco durante a maior parte do ano, usando ar do ambiente para rejeitar o calor e manter um WUE próximo a zero. Funcionam bem em climas moderados mas podem ter dificuldades para manter a eficiência em condições extremas ou durante picos de carga.
- Refrigerantes de baixo GWP como alternativa prática: Para instalações que enfrentam restrições de água, os refrigerantes de baixo potencial de aquecimento global (GWP) proporcionam um desempenho otimizado e tempo de atividade protegido enquanto cumprem com as novas regulamentações.
Monitoramento e otimização em tempo real
A eficiência do resfriamento depende de mais que o hardware—requer um controle de monitoramento rigoroso e visibilidade em tempo real. Os sensores que rastreiam mudanças de temperatura, umidade e fluxo alimentam os dados nas plataformas que ajustam os setpoints automaticamente com base nas condições climáticas e na carga. Sistemas como Vertiv™ Liebert® iCOM™-S analisam centenas de pontos de dados para ajustar com precisão as temperaturas da água, velocidade dos ventiladores e saída de resfriamento. Isto pode reduzir as flutuações em WUE, sinalizar anomalias precocemente e apoiar a manutenção preditiva. Para os operadores, isto também significa menos surpresas, melhor uso dos recursos e desempenho mais estável em cargas de trabalho variáveis.
Escalando o resfriamento sem escalar a demanda de água
Aplicar estratégias focadas em WUE, como sistemas de circuito fechado, resfriamento híbrido e controles automatizados, pode apoiar as cargas de trabalho de alta densidade enquanto se mantém um consumo de água estável. Esta abordagem ajuda os operadores a gerenciar o uso de recursos com maior precisão, reduzir custos operacionais e manter-se alinhados com os padrões ambientais.
Aprenda como a Vertiv aplica estas estratégias em data centers do mundo real. Explore o Relatório de Negócio Responsável 2024 da Vertiv para mais informações sobre o uso eficiente da água.
