Refrigeración sin agua de Microsoft: Lecciones para los centros de datos
El nuevo sistema de enfriamiento sin agua de Microsoft podría ahorrar 33 millones de galones de agua por centro de datos anualmente.
Refrigeración directa al chip sin agua para centros de datos de Munters y ZutaCore
Resumen de valores:
Microsoft ha desarrollado un sistema de refrigeración sin agua que elimina la evaporación del agua mediante refrigeración a nivel de chip y tecnología de circuito cerrado. Este enfoque conserva el agua, mejora la eficiencia energética y reduce la presión ambiental, especialmente en regiones con escasez de agua como Arizona. Para 2027, Microsoft aspira a que este sea el método de refrigeración estándar en todas sus... centros de datos.
Beneficios clave:
- Conservación del agua:Ahorra 33 millones de galones de agua por instalación cada año.
- Eficiencia energética:Reduce el consumo de energía entre un 15 y un 20% durante la vida útil de un centro de datos.
- Impacto ambiental:Alivia la presión sobre los recursos hídricos y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero hasta en 21%.
- Implementación:Enfocado en nuevas instalaciones para equilibrar los costos iniciales con ahorros a largo plazo.
Comparación rápida:
| Método de enfriamiento | Uso del agua | Eficiencia energética | Impacto ambiental | Costo de implementación |
|---|---|---|---|---|
| Refrigeración sin agua | Casi cero | Alto | Impacto mínimo en el agua | Alto |
| Enfriamiento evaporativo | Alto (0,48 gal/kWh) | Moderado | Cuela el agua local | Moderado |
| Refrigeración de circuito cerrado | Bajo (llenado inicial) | Coherente | Reduce el uso de productos químicos | Mayor pago inicial |
Puente:
El sistema de refrigeración sin agua de Microsoft establece un nuevo estándar para las operaciones sostenibles de los centros de datos, pero ¿cómo se compara con otros métodos de refrigeración? Profundicemos en los detalles.
1. Refrigeración sin agua de Microsoft
Microsoft ha introducido una innovadora tecnología de refrigeración para sus centros de datos, denominada refrigeración sin agua. Este sistema utiliza un diseño de circuito cerrado que recicla el agua continuamente sin evaporación. Al combinar la refrigeración a nivel de chip con métodos avanzados de refrigeración líquida, mantiene los servidores a la temperatura adecuada y elimina por completo el desperdicio de agua.
Actualmente, Microsoft está probando este sistema en nuevos sitios de construcción en Phoenix, Arizona, y Mt. Pleasant, WisconsinSe prevé que las operaciones comiencen en 2026. Para finales de 2027, la compañía planea convertir la evaporación cero de agua en el método de refrigeración estándar en sus centros de datos. A continuación, analizaremos su impacto en el consumo de agua, la eficiencia energética, los beneficios ambientales y los costes de implementación.
Uso del agua
El sistema de refrigeración sin agua debe su nombre a que elimina por completo la necesidad de evaporación de agua. Una vez que el sistema se llena durante la construcción, la misma agua circula indefinidamente entre los servidores y los enfriadores, sin necesidad de reemplazo.
Este diseño tiene un gran impacto en la conservación del agua. Se proyecta que cada centro de datos que utilice este sistema ahorrará... 33 millones de galones de agua al año La misma cantidad que los centros de datos de Microsoft consumen actualmente por instalación al año. En esencia, esta tecnología podría eliminar por completo el uso de agua para refrigeración.
Eficiencia energética
Además de ahorrar agua, el sistema de Microsoft mejora la eficiencia energética al permitir que los centros de datos funcionen a temperaturas más altasEsto permite utilizar enfriadores más eficientes energéticamente, reduciendo el consumo general de energía.
Cambiar de la refrigeración por aire tradicional a métodos de refrigeración líquida como placas frías puede reducir el consumo de energía en del 15 al 20 por ciento durante la vida útil de un centro de datos. Además, las emisiones de gases de efecto invernadero podrían disminuir en del 15 al 21 por ciento, todo ello manteniendo un rendimiento de refrigeración constante.
Microsoft también está experimentando con enfriadores economizadores de alta eficiencia que operan a temperaturas elevadas del agua. Estos enfriadores avanzados ayudan a contrarrestar cualquier posible aumento en la Eficiencia de Consumo de Energía (PUE) que pudiera producirse al abandonar los sistemas de enfriamiento evaporativo.
Impacto ambiental
Los beneficios ambientales de la refrigeración sin agua van más allá del ahorro de agua y energía. Esta tecnología aborda la preocupación por la presión que los centros de datos ejercen sobre el suministro de agua local, especialmente en zonas como Arizona, donde los recursos hídricos ya son limitados.
"La protección de las cuencas hidrográficas locales es una parte importante de nuestro compromiso con la comunidad de datos, y estamos comprometidos a generar un impacto positivo en las comunidades en las que operamos", afirma Steve Solomon.
La magnitud de estos beneficios se hace evidente cuando se considera que un solo centro de datos de hiperescala que utiliza métodos de enfriamiento tradicionales puede consumir hasta 396.000 galones de agua al díaAl eliminar esta demanda, el sistema de Microsoft alivia significativamente la presión sobre el suministro local de agua. En comparación con los sistemas de refrigeración por aire, puede reducir el consumo total de agua en... 31 a 52 por ciento, convirtiéndolo en un cambio radical para las regiones que enfrentan escasez de agua.
Costo de implementación
Microsoft no ha revelado los costos exactos de implementación de su sistema de refrigeración líquida, pero es evidente que la tecnología requiere una inversión inicial considerable. Componentes clave como la infraestructura de refrigeración a nivel de chip y los sistemas de circuito cerrado aumentan la complejidad y el gasto. El sistema implica refrigeración líquida directa a nivel de procesador y complejos mecanismos de circulación de agua, que exigen ingeniería de precisión.
Los desafíos incluyen garantizar una refrigeración fiable a nivel de chip, gestionar los posibles riesgos para el hardware del servidor derivados de los sistemas líquidos y abordar las necesidades energéticas de la propia infraestructura de refrigeración. Sin embargo, el ahorro a largo plazo derivado de la reducción del consumo de agua y la mejora de la eficiencia energética puede ayudar a compensar estos costes iniciales.
Para mantener los gastos manejables, Microsoft se está centrando en incorporar refrigeración sin agua en centros de datos de nueva construcción En lugar de modernizar las existentes, la empresa puede controlar mejor los costos al diseñar instalaciones con este sistema desde el principio, priorizando la sostenibilidad para las operaciones futuras. Este enfoque subraya la importancia de equilibrar las inversiones iniciales con los ahorros a largo plazo y los beneficios ambientales al planificar soluciones modernas de refrigeración para centros de datos.
2. Refrigeración evaporativa estándar
El enfriamiento evaporativo estándar funciona reduciendo la temperatura del agua mediante la evaporación dentro de las torres de enfriamiento. Así es como funciona: se rocía agua caliente sobre el material de relleno mientras los ventiladores aspiran aire a través del sistema. Este proceso provoca que parte del agua se evapore, enfriando el agua restante, que posteriormente se recircula.
Las torres de enfriamiento evaporativo aprovechan el poder natural del enfriamiento evaporativo para reducir la temperatura del agua utilizada en procesos industriales y en sistemas de refrigeración de confort HVAC comerciales.
Uso del agua
Uno de los mayores desafíos de la refrigeración evaporativa estándar es su elevado consumo de agua, que puede agotar los recursos hídricos locales. Los centros de datos a gran escala, por ejemplo, pueden consumir hasta 1,5 millones de litros de agua al día. Incluso las instalaciones mayoristas más pequeñas pueden consumir unos 68 100 litros (18 000 galones) al día.
Dado que este método de enfriamiento depende del proceso de evaporación para eliminar el calor, es necesario reponer agua continuamente para que el sistema funcione eficientemente. Esta demanda constante se vuelve aún más problemática en zonas áridas, como Arizona, donde empresas como Microsoft están explorando alternativas sin consumo de agua.
Eficiencia energética
Si bien consume mucha agua, la refrigeración evaporativa estándar es altamente eficiente energéticamente en comparación con los sistemas de refrigeración que utilizan solo aire. Este método puede disipar la misma cantidad de calor con un consumo de electricidad mucho menor. Por ejemplo, los sistemas de refrigeración evaporativa indirecta (IEC) pueden ahorrar hasta 281 TP³T de la energía utilizada por los sistemas de refrigeración gratuita y hasta 521 TP³T en comparación con la refrigeración por aire. En verano, estos sistemas pueden reducir la temperatura ambiente entre 6 y 8 °C (10 y 15 °F), lo que los hace especialmente eficaces en climas cálidos.
Esta eficiencia se debe en gran medida a la mayor capacidad del agua para transferir calor en comparación con el aire. Sin embargo, en ambientes húmedos, el enfriamiento evaporativo directo puede elevar la humedad relativa a aproximadamente 801 TP3T. Este aumento de humedad puede provocar la degradación de los equipos y crear condiciones que favorezcan el crecimiento de microorganismos, lo que plantea desafíos adicionales.
Impacto ambiental
La refrigeración evaporativa estándar es un equilibrio entre el ahorro energético y el consumo de agua. Por un lado, consume menos electricidad que los sistemas de refrigeración basados únicamente en aire, lo que puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, especialmente en zonas que dependen de combustibles fósiles para la generación de energía. Por otro lado, la importante pérdida de agua por evaporación supone una carga para el suministro local de agua, especialmente en regiones con escasez hídrica. En estas zonas, los centros de datos pueden verse obligados a competir con las necesidades residenciales y agrícolas por este recurso limitado. Una vez que el agua se evapora, se elimina permanentemente de la cuenca hidrográfica local, lo que agrava las preocupaciones ambientales.
Costo de implementación
En términos de costos, los sistemas estándar de enfriamiento por evaporación son relativamente asequibles en comparación con las tecnologías de enfriamiento más avanzadas. Se basan en componentes conocidos como torres de enfriamiento, bombas, ventiladores y sistemas de distribución, ampliamente disponibles y familiares para los técnicos. Esta rentabilidad los ha convertido en una opción popular para muchos operadores de centros de datos. Por ejemplo, desde 2023, Equinix, uno de los operadores de centros de datos más grandes del mundo, utiliza enfriamiento por evaporación en 40% de sus instalaciones. Esta adopción generalizada destaca el equilibrio entre costos de implementación razonables y un rendimiento de enfriamiento confiable.
La siguiente sección profundizará en los sistemas de enfriamiento de circuito cerrado para proporcionar una comparación más clara.
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3. Sistemas de refrigeración de circuito cerrado
Los sistemas de refrigeración de circuito cerrado logran un equilibrio entre los métodos tradicionales de refrigeración por evaporación y las innovaciones de refrigeración sin agua de Microsoft. Estos sistemas funcionan mediante la circulación continua de un volumen fijo de fluido en un circuito sellado. El fluido absorbe el calor de los servidores y equipos y luego lo libera a través de radiadores externos o intercambiadores de calor. A diferencia de la refrigeración por evaporación, los sistemas de circuito cerrado contienen el agua, eliminando la evaporación, la deriva y las purgas.
En agosto de 2024, Microsoft llevó este concepto más allá al presentar centros de datos diseñados específicamente para cargas de trabajo de IA, con sistemas de enfriamiento sin evaporación de agua.
Uso del agua
Una de las características destacadas de los sistemas de circuito cerrado es su capacidad para conservar agua. A diferencia de los sistemas evaporativos, que requieren un suministro constante de agua, los diseños de circuito cerrado solo requieren un llenado inicial durante la configuración. Al mantener el agua dentro del sistema, estos diseños reducen drásticamente el consumo de agua. Los centros de datos de Microsoft destacan esta eficiencia, logrando una Eficacia en el Uso del Agua (EUA) de 0,30 L/kWh en el último ejercicio fiscal. Esto representa una mejora de 391 TP3T en comparación con los 0,49 L/kWh registrados en 2021 y una impresionante mejora de 801 TP3T desde sus primeros modelos de centros de datos.
Eficiencia energética
Los sistemas de circuito cerrado no solo ahorran agua, sino que también optimizan el consumo de energía. Al reducir la carga de bombeo y mantener limpias las superficies de transferencia de calor, estos sistemas garantizan un rendimiento energético constante. Requieren menos energía para el bombeo y mantienen una transferencia de calor eficiente a lo largo del tiempo, lo que los convierte en una opción fiable para un consumo energético predecible.
Sin embargo, existen algunas desventajas. Si bien los sistemas de refrigeración seca eliminan por completo el uso de agua, tienden a consumir más energía. La solución de Microsoft a este desafío incluye enfriadores de alta eficiencia y refrigeración a nivel de chip, que ayudan a gestionar los posibles aumentos en la eficiencia del uso de energía (PUE).
Costo de implementación
Los costos iniciales de los sistemas de circuito cerrado son mayores que los de los sistemas de enfriamiento evaporativo tradicionales, debido principalmente a la necesidad de intercambiadores de calor y bombas especializados. Sin embargo, estos costos se compensan con ahorros operativos a largo plazo. Los gastos de mantenimiento son menores y los sistemas ofrecen flexibilidad de instalación. Por ejemplo, los equipos de disipación de calor pueden ubicarse con mayor libertad en las instalaciones sin necesidad de equilibrado hidráulico. Esta flexibilidad y el menor mantenimiento contribuyen a las ventajas operativas a largo plazo del sistema.
Impacto ambiental
Las ventajas ambientales de la refrigeración de circuito cerrado van mucho más allá del ahorro de agua. Los sistemas de refrigeración líquida, incluidos los de circuito cerrado, tienen el potencial de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero entre 151 TP³T y 821 TP³T, dependiendo de su implementación. Al evitar la evaporación del agua, estos sistemas alivian la demanda de agua local. Además, reducen la necesidad de tratamientos químicos, lo que disminuye los riesgos ambientales asociados a la eliminación y manipulación de productos químicos. Si bien estos beneficios son significativos, una planificación cuidadosa es crucial. Factores como la composición química de los fluidos de refrigeración, los métodos de eliminación y el cumplimiento normativo deben evaluarse exhaustivamente para aprovechar al máximo los beneficios ambientales de estos sistemas.
Ventajas y desventajas
Analicemos en profundidad cómo se comparan los diferentes métodos de refrigeración en términos de beneficios y desafíos. Cada enfoque conlleva sus propias desventajas, que influyen en la eficiencia operativa, las consideraciones ambientales y las prioridades presupuestarias.
Refrigeración sin agua de Microsoft Destaca por eliminar el consumo de agua dulce mediante la refrigeración a nivel de chip. Este método supone un cambio radical para abordar la escasez de agua, especialmente porque algunos centros de datos consumen millones de galones al día. Sin embargo, el inconveniente reside en sus elevados costes iniciales y la necesidad de importantes mejoras de infraestructura. Además, la eficiencia energética del sistema depende en gran medida de la fuente de alimentación, y la complejidad de la refrigeración a nivel de chip puede generar mayores necesidades de mantenimiento y posibles tiempos de inactividad.
Refrigeración evaporativa estándar Desde hace tiempo, los sistemas de aire acondicionado de bajo consumo (TP3T) son una opción fiable y rentable. Estos sistemas consumen entre 60 y 751 TP3T menos electricidad que los sistemas de aire acondicionado tradicionales basados en refrigerantes. Sin embargo, tienen una desventaja: consumen aproximadamente 0,48 galones de agua por kilovatio-hora, con una pérdida de entre 30 y 401 TP3T por evaporación. En climas húmedos, su eficiencia disminuye y pueden agotar los recursos hídricos locales, además de introducir contaminantes al medio ambiente.
Sistemas de refrigeración de circuito cerrado Ofrecen una solución intermedia, priorizando la conservación del agua sin sacrificar la fiabilidad. Una vez llenos, estos sistemas evitan la pérdida continua de agua y mantienen una eficiencia energética constante gracias a la limpieza de las superficies de transferencia de calor. Además, tienen menores costes de mantenimiento en comparación con los sistemas evaporativos. Sin embargo, la inversión inicial en equipos especializados puede ser elevada, y una optimización inadecuada puede aumentar el consumo energético.
Vale la pena señalar que el agua es un conductor de calor increíblemente eficaz, hasta 1.000 veces más eficiente que el aire, lo que hace que los sistemas de refrigeración basados en líquido sean particularmente atractivos en ciertos escenarios.
| Método de enfriamiento | Uso del agua | Eficiencia energética | Costo de implementación | Impacto ambiental |
|---|---|---|---|---|
| Agua cero de Microsoft | Eficacia de uso del agua casi nula (WUE) | Alto (depende de la fuente de energía) | Alto (se requiere refrigeración a nivel de chip) | Impacto mínimo en las cuencas hidrográficas locales |
| Evaporativo estándar | Alto (aprox. 0,48 gal/kWh) | 60–75% menos energía que el aire acondicionado tradicional | Inversión inicial moderada | Puede poner a prueba los recursos hídricos locales |
| Circuito cerrado | Bajo (solo llenado inicial) | Rendimiento consistente y predecible | Mayor inversión inicial, menor mantenimiento | Reducción de la dependencia de los tratamientos químicos |
La elección del sistema de refrigeración adecuado depende de varios factores, como la ubicación, la disponibilidad de agua, el coste energético y los requisitos normativos. Por ejemplo, los centros de datos en zonas propensas a sequías podrían optar por sistemas de circuito cerrado o sin agua, mientras que las instalaciones en regiones con abundante agua y menores gastos energéticos podrían preferir la refrigeración evaporativa.
Dado que se espera que el mercado estadounidense de refrigeración de centros de datos alcance los 1000 millones de T/T para 2025, estas decisiones se están volviendo más cruciales que nunca. Proveedores de alojamiento como Servion Es necesario evaluar cuidadosamente estas tecnologías de enfriamiento para lograr el equilibrio adecuado entre rendimiento, costo y responsabilidad ambiental, especialmente cuando se administra una red global de instalaciones.
Conclusión
La tecnología de refrigeración sin agua de Microsoft supone un gran avance para la industria de los centros de datos. Al abordar la evaporación del agua mediante soluciones de refrigeración a nivel de chip, Microsoft ha demostrado que es posible lograr una Eficiencia en el Uso del Agua (EUA) casi nula, manteniendo la eficiencia operativa. Los próximos proyectos piloto en Phoenix y Mt. Pleasant, previstos para 2026, pondrán a prueba este innovador enfoque.
Los resultados hasta la fecha son difíciles de ignorar. Reducir la WUE de 0,49 L/kWh en 2021 a 0,30 L/kWh (una reducción de 39%) se traduce en un ahorro de 125 millones de litros de agua por instalación al año. Estas cifras demuestran que la conservación de agua a gran escala no tiene por qué ir en detrimento del rendimiento. Este progreso sienta un sólido ejemplo de prácticas sostenibles en las operaciones de centros de datos.
Para los centros de datos que están repensando sus estrategias de enfriamiento, la mejor opción depende en gran medida de necesidades y condiciones localesEn zonas con escasez de agua como Arizona, los sistemas de agua cero o de circuito cerrado podrían ser revolucionarios, especialmente cuando un solo centro de datos a gran escala puede consumir hasta 1,5 millones de litros de agua al día. Por otro lado, en regiones con abundantes recursos hídricos, la refrigeración evaporativa tradicional podría seguir siendo viable por ahora, aunque el enfoque general de la industria se está orientando claramente hacia la conservación.
A medida que crece la demanda de eficiencia hídrica, es evidente que esta debe convertirse en una prioridad clave en el diseño. Proveedores como Serverion deben sopesar el rendimiento, los costos y el impacto ambiental a la vez que adaptan sus sistemas de refrigeración a las condiciones hídricas locales y se preparan para futuras normativas.
La industria se encuentra en una encrucijada para satisfacer la creciente demanda de potencia computacional, en particular para las cargas de trabajo de IA, sin agotar los recursos hídricos vitales. La verdadera pregunta no es si los sistemas de refrigeración que ahorran agua se convertirán en la norma, sino con qué rapidez se adoptarán para proteger a las comunidades que dependen de estos recursos.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son los beneficios de ahorro de costos del sistema de enfriamiento sin agua de Microsoft en comparación con el enfriamiento por evaporación tradicional?
El sistema de refrigeración sin agua de Microsoft: un punto de inflexión para los centros de datos
El sistema de refrigeración sin agua de Microsoft está transformando la forma en que los centros de datos gestionan la refrigeración, ofreciendo una alternativa más inteligente y rentable a los métodos tradicionales. Los centros de datos típicos dependen en gran medida de la refrigeración por evaporación, que puede consumir hasta... 1,5 millones de litros de agua al díaEsto no solo incrementa las facturas de agua, sino que también incrementa los gastos operativos, especialmente en zonas donde el agua es escasa y costosa. El sistema de circuito cerrado de Microsoft elimina por completo la necesidad de agua potable, lo que podría ahorrar... millones de galones al año por centro de datos – una enorme victoria tanto para los presupuestos como para los recursos.
Pero los beneficios van más allá de la simple reducción de costos. Este innovador sistema aumenta la eficiencia al reducir la dependencia de suministros externos de agua, haciéndolo más resiliente y ecológico. Además, apoya el ambicioso objetivo de Microsoft de lograr un uso positivo del agua para 2030, abordando las presiones regulatorias y las preocupaciones sobre la reputación asociadas con el consumo excesivo de agua. Al adoptar la refrigeración sin agua, los centros de datos pueden conservar recursos críticos y, al mismo tiempo, garantizar su sostenibilidad financiera a largo plazo.
¿Qué obstáculos podría encontrar Microsoft al introducir refrigeración sin agua en sus centros de datos existentes?
Desafíos en la transición a sistemas de refrigeración sin agua
Microsoft se enfrenta a diversos obstáculos mientras adapta sus centros de datos a sistemas de refrigeración sin agua. Uno de los mayores retos reside en la modernización de la infraestructura existente. La transición de la refrigeración tradicional basada en agua a sistemas avanzados de circuito cerrado a nivel de chip requiere importantes actualizaciones tecnológicas. Estas actualizaciones tienen un coste elevado y requieren un tiempo considerable para su implementación.
Otro problema acuciante es el potencial de sobrecalentamiento, especialmente con la creciente demanda de cargas de trabajo de alta densidad como la IA. Para garantizar que estos nuevos sistemas de refrigeración funcionen de forma fiable y eficiente, son esenciales pruebas rigurosas y un perfeccionamiento continuo.
Además, la implementación de refrigeración sin agua en regiones con recursos hídricos limitados podría toparse con obstáculos regulatorios o incluso con la resistencia de las comunidades locales. Los centros de datos a gran escala a veces se consideran una carga para recursos ya escasos, lo que podría dificultar la obtención de la aprobación o el apoyo de la comunidad.
Incluso con estos obstáculos, los sistemas de enfriamiento sin agua representan un avance significativo hacia soluciones de centros de datos más sustentables, particularmente en regiones donde la conservación del agua es una máxima prioridad.
¿Cómo ayuda el sistema de refrigeración sin agua de Microsoft al medio ambiente?
Microsoft ha presentado un sistema de refrigeración sin agua que se basa en un diseño de circuito cerrado, que recircula el agua dentro del sistema. Esta configuración evita la evaporación y elimina la necesidad de agua fresca, lo que la hace increíblemente eficiente. De hecho, se proyecta que este enfoque ahorre aproximadamente 125 millones de litros de agua cada año para cada centro de datos que utiliza el sistema.
Más allá de la conservación del agua, el sistema también impulsa eficiencia energética, que desempeña un papel clave en la reducción de la huella de carbono de los centros de datos. Al abordar tanto el consumo de agua como el de energía, el método de refrigeración de Microsoft establece un nuevo estándar para las prácticas respetuosas con el medio ambiente en el mundo tecnológico.
