Chlazení bez spotřeby vody od Microsoftu: Ponaučení pro datová centra
Nový systém chlazení bez spotřeby vody od Microsoftu by mohl ušetřit 33 milionů galonů vody ročně. datové centrum každoročně.
Bezvodé chlazení datových center přímo na čip od Munters a ZutaCore
Souhrn hodnot:
Společnost Microsoft vyvinula systém chlazení bez vody ...který eliminuje odpařování vody pomocí chlazení na úrovni čipu a technologie uzavřené smyčky. Tento přístup šetří vodu, zlepšuje energetickou účinnost a snižuje zátěž životního prostředí – zejména v oblastech s nedostatkem vody, jako je Arizona. Do roku 2027 si společnost Microsoft klade za cíl učinit z této metody chlazení standardní metodu ve všech svých datová centra.
Klíčové výhody:
- Ochrana vodyKaždý rok ušetří 33 milionů galonů vody na zařízení.
- Energetická účinnostSnižuje spotřebu energie o 15–20% během životnosti datového centra.
- Dopad na životní prostředíSnižuje tlak na vodní zdroje a emise skleníkových plynů až o 211 TP3T.
- ImplementaceZaměřeno na nová zařízení s cílem vyvážit počáteční náklady s dlouhodobými úsporami.
Rychlé srovnání:
| Způsob chlazení | Spotřeba vody | Energetická účinnost | Dopad na životní prostředí | Náklady na implementaci |
|---|---|---|---|---|
| Chlazení bez nutnosti použití vody | Blízko nule | Vysoký | Minimální dopad na vodu | Vysoký |
| Odpařovací chlazení | Vysoká (0,48 gal/kWh) | Mírný | Napíná místní vodu | Mírný |
| Chlazení s uzavřenou smyčkou | Nízká (počáteční náplň) | Konzistentní | Snižuje používání chemikálií | Vyšší předem |
Most:
Systém chlazení bez spotřeby vody od společnosti Microsoft nastavuje nový standard pro udržitelný provoz datových center, ale jak si vede v porovnání s jinými metodami chlazení? Pojďme se hlouběji ponořit do detailů.
1. Chlazení bez spotřeby vody od Microsoftu
Společnost Microsoft představila pro svá datová centra průlomovou technologii chlazení s názvem Zero-Water Cooling. Tento systém využívá uzavřenou smyčku, která nepřetržitě recykluje vodu bez jejího odpařování. Kombinací chlazení na úrovni čipu s pokročilými metodami kapalinového chlazení udržuje servery na správné teplotě a zároveň zcela eliminuje plýtvání vodou.
Společnost Microsoft v současné době testuje tento systém na nových stavbách v… Phoenix v Arizoně a Mt. Pleasant ve Wisconsinu, přičemž provoz by měl být zahájen v roce 2026. Do konce roku 2027 společnost plánuje zavést nulové odpařování vody jako standardní metodu chlazení ve svých datových centrech. Níže se podíváme na její dopad na spotřebu vody, energetickou účinnost, environmentální přínosy a náklady na implementaci.
Spotřeba vody
Systém chlazení s nulovou spotřebou vody si vysloužil své jméno tím, že zcela eliminuje potřebu odpařování vody. Jakmile je systém během výstavby naplněn, stejná voda cirkuluje neomezeně dlouho mezi servery a chladiči, aniž by bylo nutné ji vyměňovat.
Tato konstrukce má obrovský dopad na úsporu vody. Každé datové centrum využívající tento systém by mělo ušetřit... 33 milionů galonů vody ročně – stejné množství, které v současnosti spotřebují datová centra společnosti Microsoft na jedno zařízení za rok. Tato technologie by v podstatě mohla zcela eliminovat spotřebu vody pro účely chlazení.
Energetická účinnost
Kromě úspory vody systém od Microsoftu zlepšuje energetickou účinnost tím, že umožňuje datovým centrům provozovat vyšší teplotyTo umožňuje používat energeticky účinnější chladicí jednotky a snižovat tak celkovou spotřebu energie.
Přechod z tradičního chlazení vzduchem na kapalinové chlazení, jako jsou například chladicí desky, může snížit spotřebu energie o 15 až 20 procent během životnosti datového centra. Kromě toho by se emise skleníkových plynů mohly snížit o 15 až 21 procent, a to vše při zachování konzistentního chladicího výkonu.
Microsoft také experimentuje s vysoce účinné úsporné chladicí jednotky které pracují při zvýšených teplotách vody. Tyto pokročilé chladicí jednotky pomáhají čelit potenciálnímu zvýšení efektivity využití energie (PUE), ke kterému by mohlo dojít při přechodu od odpařovacích chladicích systémů.
Dopad na životní prostředí
Environmentální přínosy chlazení bez použití vody jdou nad rámec úspory vody a energie. Tato technologie řeší obavy ohledně zátěže datových center pro místní zásoby vody, zejména v oblastech, jako je Arizona, kde jsou vodní zdroje již tak omezené.
„Ochrana místních povodí je důležitou součástí našeho závazku vůči datové komunitě a my jsme odhodláni pozitivně ovlivňovat komunity, ve kterých působíme,“ říká Steve Solomon.
Rozsah těchto výhod je zřejmý, když vezmeme v úvahu, že jedno hyperscale datové centrum využívající tradiční metody chlazení může spotřebovat až 396 000 galonů vody denněEliminací této poptávky systém společnosti Microsoft výrazně snižuje tlak na místní zásoby vody. Ve srovnání se systémy chlazení vzduchem může snížit celkovou spotřebu vody o… 31 až 52 procent, což z něj činí zlomový moment pro regiony potýkající se s nedostatkem vody.
Náklady na implementaci
Společnost Microsoft nesdělila přesné náklady na implementaci svého systému chlazení bez použití vody, ale je zřejmé, že technologie vyžaduje značnou počáteční investici. Klíčové komponenty, jako je chladicí infrastruktura na úrovni čipů a systémy s uzavřenou smyčkou, zvyšují složitost a náklady. Systém zahrnuje přímé kapalinové chlazení na úrovni procesoru a složité mechanismy cirkulace vody, které vyžadují přesné inženýrství.
Mezi výzvy patří zajištění spolehlivého chlazení na úrovni čipů, řízení potenciálních rizik pro serverový hardware způsobených kapalnými systémy a řešení energetických potřeb samotné chladicí infrastruktury. Dlouhodobé úspory plynoucí ze snížené spotřeby vody a zlepšené energetické účinnosti však mohou pomoci tyto počáteční náklady kompenzovat.
Aby si Microsoft udržel náklady na uzdě, zaměřuje se na začlenění chlazení s nulovou spotřebou vody. nově vybudovaná datová centra spíše než dodatečnou montáž stávajících. Díky navrhování zařízení s tímto systémem od samého začátku může společnost lépe kontrolovat náklady a zároveň upřednostňovat udržitelnost pro budoucí provoz. Tento přístup zdůrazňuje důležitost vyvážení počátečních investic s dlouhodobými úsporami a environmentálními přínosy při plánování moderních řešení chlazení datových center.
2. Standardní odpařovací chlazení
Standardní odpařovací chlazení funguje na principu snižování teploty vody odpařováním uvnitř chladicích věží. Funguje to takto: ohřátá voda se stříká na výplňový materiál, zatímco ventilátory nasávají vzduch systémem. Tento proces způsobuje odpařování části vody, čímž se zbývající voda ochladí, která se poté recirkuluje.
„Odpařovací chladicí věže využívají přirozenou sílu odpařovacího chlazení ke snížení teploty vody používané v průmyslových procesech a v komerčních systémech komfortního chlazení HVAC.“
Spotřeba vody
Jednou z největších výzev standardního odpařovacího chlazení je vysoká spotřeba vody, která může zatěžovat místní vodní zdroje. Například hyperscale datová centra mohou spotřebovat až 1,5 milionu litrů vody denně. I menší velkoobchodní zařízení mohou spotřebovat přibližně 18 000 galonů (68 100 litrů) denně.
Protože tato metoda chlazení závisí na procesu odpařování, který odvádí teplo, musí být voda neustále doplňována, aby systém fungoval efektivně. Tato neustálá poptávka se stává ještě problematičtější v suchých oblastech, jako je Arizona, kde společnosti jako Microsoft zkoumají alternativy s nulovou spotřebou vody.
Energetická účinnost
I když spotřebovává hodně vody, standardní odpařovací chlazení je ve srovnání s chladicími systémy pouze vzduchem vysoce energeticky účinné. Tato metoda dokáže odvést stejné množství tepla a zároveň spotřebovává mnohem méně elektřiny. Například systémy nepřímého odpařovacího chlazení (IEC) mohou ušetřit až 281 TP3T energie spotřebované systémy volného chlazení a až 521 TP3T ve srovnání s chlazením vzduchem. V létě mohou tyto systémy snížit okolní teplotu o 6–8 °C, což je činí obzvláště účinnými v horkém podnebí.
Tato účinnost je z velké části způsobena lepší schopností vody přenášet teplo ve srovnání se vzduchem. Ve vlhkém prostředí však může přímé odpařovací chlazení zvýšit relativní vlhkost až na přibližně 80%. Toto zvýšení vlhkosti může vést k degradaci zařízení a vytvořit podmínky, které podporují růst mikroorganismů, což představuje další výzvy.
Dopad na životní prostředí
Standardní odpařovací chlazení je kompromisem mezi úsporou energie a spotřebou vody. Na jedné straně spotřebovává méně elektřiny než systémy chlazení pouze vzduchem, což může snížit emise skleníkových plynů, zejména v oblastech, které se pro výrobu energie spoléhají na fosilní paliva. Na druhou stranu značná ztráta vody odpařováním zatěžuje místní zásoby vody, a to zejména v oblastech s nedostatkem vody. V takových oblastech se datová centra mohou ocitnout v situaci, kdy soupeří s rezidenčními a zemědělskými potřebami o tento omezený zdroj. Jakmile se voda odpaří, je trvale odstraněna z místní povodí, což zvyšuje obavy o životní prostředí.
Náklady na implementaci
Z hlediska nákladů jsou standardní odpařovací chladicí systémy v porovnání s pokročilejšími chladicími technologiemi relativně cenově dostupné. Spoléhají na známé komponenty, jako jsou chladicí věže, čerpadla, ventilátory a distribuční systémy, které jsou široce dostupné a techniky obeznámené. Tato cenová efektivita z nich udělala oblíbenou volbu pro mnoho provozovatelů datových center. Například od roku 2023 používá Equinix – jeden z největších provozovatelů datových center na světě – odpařovací chlazení ve svých zařízeních 40%. Toto široké přijetí zdůrazňuje rovnováhu mezi rozumnými implementačními náklady a spolehlivým chladicím výkonem.
V další části se ponoříme do uzavřených chladicích systémů, abychom poskytli jasnější srovnání.
sbb-itb-59e1987
3. Chladicí systémy s uzavřenou smyčkou
Chladicí systémy s uzavřenou smyčkou vyvažují tradiční metody odpařovacího chlazení a inovace společnosti Microsoft v oblasti chlazení bez použití vody. Tyto systémy fungují na principu nepřetržité cirkulace pevného objemu kapaliny v uzavřené smyčce. Kapalina absorbuje teplo ze serverů a zařízení a poté ho uvolňuje přes externí radiátory nebo výměníky tepla. Na rozdíl od odpařovacího chlazení systémy s uzavřenou smyčkou udržují vodu v uzavřené smyčce, čímž eliminují odpařování, úlet a propad vody.
V srpnu 2024 společnost Microsoft tento koncept dále rozvinula zavedením datových center speciálně navržených pro úlohy s umělou inteligencí, která jsou vybavena chladicími systémy s nulovým odpařováním vody.
Spotřeba vody
Jednou z výjimečných vlastností systémů s uzavřenou smyčkou je jejich schopnost šetřit vodou. Na rozdíl od odpařovacích systémů, které vyžadují neustálý přísun vody, vyžadují systémy s uzavřenou smyčkou pouze počáteční naplnění během instalace. Udržováním vody v systému tyto systémy dramaticky snižují spotřebu vody. Datová centra společnosti Microsoft tuto účinnost zdůrazňují a v posledním fiskálním roce dosáhla efektivity využití vody (WUE) 0,30 l/kWh. To představuje zlepšení o 391 TP3T ve srovnání s 0,49 l/kWh hlášenými v roce 2021 a působivé zlepšení o 801 TP3T od jejich prvních modelů datových center.
Energetická účinnost
Systémy s uzavřenou smyčkou nejen šetří vodu, ale také zefektivňují spotřebu energie. Snížením zatížení čerpání a udržováním čistých povrchů pro přenos tepla tyto systémy zajišťují konzistentní energetický výkon. Na čerpání spotřebovávají méně energie a v průběhu času udržují efektivní přenos tepla, což z nich činí spolehlivou volbu pro předvídatelnou spotřebu energie.
Existují však určité kompromisy. Systémy suchého chlazení sice zcela eliminují spotřebu vody, ale mají tendenci spotřebovávat více energie. Řešení společnosti Microsoft pro tento problém zahrnuje vysoce účinné chladiče a chlazení na úrovni čipů, které pomáhají řídit potenciální zvýšení efektivity využití energie (PUE).
Náklady na implementaci
Počáteční náklady na systémy s uzavřeným okruhem jsou vyšší než u tradičních odpařovacích chladicích systémů, a to především kvůli potřebě specializovaných výměníků tepla a čerpadel. Tyto náklady jsou však kompenzovány dlouhodobými provozními úsporami. Náklady na údržbu jsou nižší a systémy nabízejí flexibilitu při instalaci. Například zařízení pro odvod tepla lze volněji umístit v zařízení, aniž by bylo nutné hydraulické vyvážení. Tato flexibilita a snížené nároky na údržbu přispívají k dlouhodobým provozním výhodám systému.
Dopad na životní prostředí
Environmentální výhody uzavřeného chladicího okruhu sahají daleko za hranice pouhé úspory vody. Kapalinové chladicí systémy, včetně systémů s uzavřeným okruhem, mají potenciál snížit emise skleníkových plynů o 151 až 821 tun za minutu (TP3T) v závislosti na způsobu jejich implementace. Zabraňováním odpařování vody tyto systémy snižují poptávku po místních zdrojích vody. Navíc snižují potřebu chemického ošetření, což snižuje environmentální rizika spojená s likvidací a manipulací s chemikáliemi. I když jsou tyto výhody významné, pečlivé plánování je zásadní. Aby bylo možné plně využít environmentálních přínosů těchto systémů, je nutné důkladně vyhodnotit faktory, jako je chemické složení chladicích kapalin, metody likvidace a dodržování předpisů.
Výhody a nevýhody
Pojďme se ponořit do toho, jak si různé metody chlazení stojí na pozici z hlediska výhod a výzev. Každý přístup s sebou nese vlastní sadu kompromisů, které ovlivňují provozní efektivitu, environmentální aspekty a rozpočtové priority.
Bezvodé chlazení od Microsoftu vyniká eliminací spotřeby sladké vody díky chlazení na úrovni čipů. Tato metoda představuje převratný krok v řešení nedostatku vody, zejména proto, že některá datová centra spotřebovávají denně miliony galonů. Háček však spočívá ve vysokých počátečních nákladech a potřebě značných modernizací infrastruktury. Energetická účinnost systému navíc silně závisí na zdroji energie a složitost chlazení na úrovni čipů může vést k vyšším nárokům na údržbu a potenciálním prostojům.
Standardní odpařovací chlazení je již dlouho spolehlivou a cenově dostupnou volbou. Tyto systémy spotřebovávají o 60–751 TP3T méně elektřiny ve srovnání s tradičními klimatizacemi na bázi chladiva. Mají však i nevýhodu: spotřebují přibližně 0,48 galonu vody na kilowatthodinu, přičemž 30–401 TP3T se ztrácí odpařováním. Ve vlhkém podnebí jejich účinnost klesá a mohou zatěžovat místní vodní zdroje a zároveň potenciálně zavádět kontaminanty do životního prostředí.
Chladicí systémy s uzavřeným okruhem nabízejí kompromis, upřednostňují úsporu vody bez kompromisů v oblasti spolehlivosti. Po naplnění se tyto systémy vyhýbají neustálým ztrátám vody a udržují si konzistentní energetickou účinnost díky čistým povrchům pro přenos tepla. Ve srovnání s odpařovacími systémy mají také nižší náklady na údržbu. Počáteční investice do specializovaného vybavení však může být vysoká a nesprávná optimalizace může vést ke zvýšené spotřebě energie.
Za zmínku stojí, že voda je neuvěřitelně účinný vodič tepla – až 1000krát účinnější než vzduch – což činí chladicí systémy na bázi kapalin obzvláště atraktivní v určitých scénářích.
| Způsob chlazení | Spotřeba vody | Energetická účinnost | Náklady na implementaci | Dopad na životní prostředí |
|---|---|---|---|---|
| Microsoftova politika nulového zavlažování | Téměř nulová efektivita využití vody (WUE) | Vysoká (závisí na zdroji energie) | Vysoká (vyžaduje chlazení na úrovni čipu) | Minimální dopad na místní povodí |
| Standardní odpařovací | Vysoká (přibližně 0,48 gal/kWh) | 60–75% méně energie než tradiční klimatizace | Mírná počáteční investice | Může zatěžovat místní vodní zdroje |
| Uzavřená smyčka | Nízká (pouze počáteční plnění) | Konzistentní a předvídatelný výkon | Vyšší počáteční náklady, nižší údržba | Snížená závislost na chemickém ošetření |
Výběr správného chladicího systému závisí na několika faktorech, včetně umístění, dostupnosti vody, nákladů na energii a regulačních požadavků. Například datová centra v oblastech náchylných k suchu se mohou přiklánět k systémům s nulovou spotřebou vody nebo systémům s uzavřeným okruhem, zatímco zařízení v oblastech bohatých na vodu s nižšími náklady na energii mohou preferovat odpařovací chlazení.
Vzhledem k tomu, že se očekává, že trh s chlazením datových center v USA dosáhne do roku 2025 hodnoty 14,5 miliardy rupií, jsou tato rozhodnutí důležitější než kdy dříve. Poskytovatelé hostingu, jako například Serverion musí tyto chladicí technologie pečlivě vyhodnotit, aby dosáhli správné rovnováhy mezi výkonem, náklady a environmentální odpovědností – zejména při správě globální sítě zařízení.
Závěr
Technologie chlazení bez spotřeby vody od společnosti Microsoft představuje pro odvětví datových center významný krok vpřed. Řešením odpařování vody pomocí řešení chlazení na úrovni čipů společnost Microsoft ukázala, že je možné dosáhnout téměř nulové efektivity využití vody (WUE) a zároveň udržet efektivitu provozu. Nadcházející pilotní projekty ve Phoenixu a Mt. Pleasant, plánované na rok 2026, tento inovativní přístup otestují.
Dosavadní výsledky je těžké ignorovat. Snížení spotřeby vody ve vodě (WUE) z 0,49 l/kWh v roce 2021 na 0,30 l/kWh – což představuje pokles o 391 TP3T – znamená úsporu 125 milionů litrů vody na zařízení ročně. Tato čísla ukazují, že úspora vody ve velkém měřítku nemusí být na úkor výkonu. Tento pokrok je silným příkladem udržitelných postupů v provozu datových center.
Pro datová centra, která přehodnocují své strategie chlazení, závisí nejlepší volba do značné míry na místní potřeby a podmínkyV oblastech s nedostatkem vody, jako je Arizona, by systémy s nulovou spotřebou vody nebo systémy s uzavřenou smyčkou mohly být převratné, zejména když jedno hyperscale datové centrum může denně spotřebovat až 1,5 milionu litrů vody. Na druhou stranu v regionech s bohatými vodními zdroji by tradiční odpařovací chlazení mohlo prozatím stále dávat smysl, ačkoli se širší zaměření odvětví zjevně přesouvá k ochraně životního prostředí.
S rostoucím tlakem na efektivní využívání vody je zřejmé, že se to musí stát klíčovou prioritou návrhu. Dodavatelé jako Serverion musí zvážit výkon, náklady a dopad na životní prostředí a zároveň přizpůsobit chladicí systémy místním vodním podmínkám a připravit se na budoucí předpisy.
Toto odvětví stojí na křižovatce, kde může uspokojit rostoucí poptávku po výpočetním výkonu – zejména pro úlohy umělé inteligence – bez vyčerpání životně důležitých vodních zdrojů. Skutečnou otázkou není, zda se systémy šetřící vodou stanou normou, ale jak rychle budou přijaty k ochraně komunit, které jsou na těchto zdrojích závislé.
Nejčastější dotazy
Jaké jsou výhody úspory nákladů u systému chlazení s nulovou spotřebou vody od společnosti Microsoft ve srovnání s tradičním odpařovacím chlazením?
Systém chlazení bez spotřeby vody od Microsoftu: Zvrat v datových centrech
Systém chlazení s nulovou spotřebou vody od společnosti Microsoft mění způsob, jakým datová centra řídí chlazení, a nabízí chytřejší a nákladově efektivnější alternativu k tradičním metodám. Typická datová centra se silně spoléhají na odpařovací chlazení, které může spotřebovat až... 1,5 milionu litrů vody denněTo nejen zvyšuje účty za vodu, ale také zvyšuje provozní náklady, zejména v oblastech, kde je voda vzácná a drahá. Systém uzavřené smyčky od společnosti Microsoft zcela eliminuje potřebu sladké vody, což potenciálně šetří. miliony galonů ročně na datové centrum – obrovské vítězství jak pro rozpočty, tak pro zdroje.
Výhody však jdou nad rámec pouhého snižování nákladů. Tento inovativní systém zvyšuje efektivitu tím, že snižuje závislost na externích zdrojích vody, čímž se stává odolnějším a šetrnějším k životnímu prostředí. Podporuje také ambiciózní cíl společnosti Microsoft dosáhnout do roku 2030 pozitivního dopadu na spotřebu vody, a řeší tak regulační tlaky a obavy o reputaci spojené s nadměrnou spotřebou vody. Přechodem na chlazení s nulovou spotřebou vody mohou datová centra šetřit kritické zdroje a zároveň zajistit svou dlouhodobou finanční udržitelnost.
S jakými překážkami by se mohl Microsoft setkat při zavádění chlazení bez nutnosti použití vody ve svých stávajících datových centrech?
Problémy s přechodem na systémy chlazení s nulovou spotřebou vody
Společnost Microsoft se při adaptaci svých datových center na systémy chlazení s nulovým množstvím vody potýká s několika překážkami. Jednou z největších výzev je modernizace stávající infrastruktury. Přechod z tradičního chlazení na bázi vody na pokročilé systémy s uzavřenou smyčkou na úrovni čipů vyžaduje značné technologické vylepšení. Tato vylepšení jsou spojena s vysokými náklady a vyžadují značný čas na implementaci.
Dalším naléhavým problémem je potenciál přehřívání, zejména s rostoucí poptávkou po úlohách s vysokou hustotou, jako je umělá inteligence. Aby bylo zajištěno spolehlivé a efektivní fungování těchto nových chladicích systémů, je nezbytné důkladné testování a neustálé zdokonalování.
Navíc by zavedení chlazení s nulovým využitím vody v regionech s omezenými vodními zdroji mohlo narazit na regulační překážky nebo dokonce na odpor místních komunit. Velká datová centra jsou někdy vnímána jako zátěž pro již tak omezené zdroje, což by mohlo zkomplikovat úsilí o získání schválení nebo podpory komunity.
I přes tyto překážky představují systémy chlazení s nulovým množstvím vody smysluplný krok k udržitelnějším řešením datových center, zejména v regionech, kde je úspora vody nejvyšší prioritou.
Jak systém chlazení s nulovou spotřebou vody od společnosti Microsoft pomáhá životnímu prostředí?
Společnost Microsoft představila systém chlazení s nulovým množstvím vody, který se opírá o... návrh s uzavřenou smyčkou, který recirkuluje vodu v systému. Toto nastavení zabraňuje odpařování a eliminuje potřebu čerstvé vody, což je neuvěřitelně efektivní. Ve skutečnosti se předpokládá, že tento přístup ušetří přibližně 125 milionů litrů vody ročně pro každé datové centrum využívající systém.
Kromě úspory vody systém také zvyšuje energetická účinnost, která hraje klíčovou roli ve snižování uhlíkové stopy datových center. Řešením spotřeby vody i energie nastavuje metoda chlazení společnosti Microsoft nový standard pro ekologicky uvědomělé postupy ve světě technologií.
