Răcirea fără apă de la Microsoft: Lecții pentru centrele de date
Noul sistem de răcire fără apă de la Microsoft ar putea economisi 33 de milioane de galoane de apă pe an. centru de date anual.
Răcire directă pe cip fără apă Munters și ZutaCore pentru centre de date
Rezumatul valorii:
Microsoft a dezvoltat o sistem de răcire fără apă care elimină evaporarea apei prin utilizarea răcirii la nivel de cip și a tehnologiei cu buclă închisă. Această abordare conservă apa, îmbunătățește eficiența energetică și reduce presiunea asupra mediului - în special în regiunile cu deficit de apă, cum ar fi Arizona. Până în 2027, Microsoft își propune să facă din aceasta metoda standard de răcire în toate sistemele sale. centre de date.
Beneficii cheie:
- Conservarea apeiEconomisește 33 de milioane de galoane de apă per instalație în fiecare an.
- Eficiență energeticăReduce consumul de energie cu 15–20% pe durata de viață a unui centru de date.
- Impactul asupra mediuluiReduce presiunea asupra resurselor de apă și reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu până la 21%.
- ImplementareaConcentrat pe noi facilități pentru a echilibra costurile inițiale cu economiile pe termen lung.
Comparație rapidă:
| Metoda de răcire | Consumul de apă | Eficiență energetică | Impactul asupra mediului | Costul implementării |
|---|---|---|---|---|
| Răcire fără apă | Aproape de zero | Ridicat | Impact minim asupra apei | Ridicat |
| Răcire prin evaporare | Ridicat (0,48 gal/kWh) | Moderat | Strecoară apa locală | Moderat |
| Răcire în buclă închisă | Scăzut (umplere inițială) | Consecvent | Reduce utilizarea substanțelor chimice | Mai sus în avans |
Pod:
Sistemul de răcire fără apă de la Microsoft stabilește un nou standard pentru operațiunile sustenabile ale centrelor de date, dar cum se compară cu alte metode de răcire? Să aprofundăm detaliile.
1. Răcirea fără apă de la Microsoft
Microsoft a introdus o tehnologie de răcire inovatoare pentru centrele sale de date, numită răcire cu zero apă. Acest sistem utilizează un design cu buclă închisă care reciclează continuu apa fără evaporare. Prin combinarea răcirii la nivel de cip cu metode avansate de răcire cu lichid, menține serverele la temperatura potrivită, eliminând în același timp complet risipa de apă.
În prezent, Microsoft testează acest sistem pe șantiere noi din... Phoenix, Arizona și Mt. Pleasant, Wisconsin, operațiunile fiind așteptate să înceapă în 2026. Până la sfârșitul anului 2027, compania intenționează să facă din evaporarea zero a apei metoda standard de răcire în toate centrele sale de date. Mai jos, vom explora impactul acesteia asupra consumului de apă, eficienței energetice, beneficiilor pentru mediu și costurilor de implementare.
Consumul de apă
Sistemul de răcire fără apă își câștigă numele prin eliminarea completă a necesității evaporării apei. Odată ce sistemul este umplut în timpul construcției, aceeași apă circulă pe termen nelimitat între servere și chillere, fără a fi nevoie de înlocuire.
Acest design are un impact masiv asupra conservării apei. Fiecare centru de date care utilizează acest sistem este proiectat să economisească 33 de milioane de galoane de apă anual – aceeași cantitate pe care centrele de date Microsoft o consumă în prezent pe unitate într-un an. Practic, această tehnologie ar putea elimina complet utilizarea apei pentru răcire.
Eficiență energetică
Pe lângă economisirea apei, sistemul Microsoft îmbunătățește eficiența energetică permițând centrelor de date să funcționeze la... temperaturi mai ridicateAcest lucru face posibilă utilizarea unor chillere mai eficiente din punct de vedere energetic, reducând consumul total de energie.
Trecerea de la metodele tradiționale de răcire cu aer la metodele de răcire cu lichid, cum ar fi plăcile reci, poate reduce consumul de energie prin 15 până la 20% pe durata de viață a unui centru de date. În plus, emisiile de gaze cu efect de seră ar putea scădea cu 15 până la 21%, toate acestea menținând performanțe constante de răcire.
Microsoft experimentează, de asemenea, cu chillere economizoare de înaltă eficiență care funcționează la temperaturi ridicate ale apei. Aceste chillere avansate ajută la contracararea oricăror creșteri potențiale ale eficienței utilizării energiei (PUE) care ar putea apărea la renunțarea la sistemele de răcire prin evaporare.
Impactul asupra mediului
Beneficiile pentru mediu ale răcirii fără apă merg dincolo de economisirea apei și a energiei. Această tehnologie abordează preocupările legate de presiunea pe care centrele de date o exercită asupra rezervelor locale de apă, în special în zone precum Arizona, unde resursele de apă sunt deja limitate.
„Protejarea bazinelor hidrografice locale este o parte importantă a angajamentului nostru față de comunitatea de date și ne-am angajat să avem un impact pozitiv asupra comunităților în care operăm”, spune Steve Solomon.
Amploarea acestor beneficii devine clară atunci când se ia în considerare faptul că un singur centru de date hiperscalabil care utilizează metode tradiționale de răcire poate consuma până la 396.000 de galoane de apă zilnicPrin eliminarea acestei cereri, sistemul Microsoft reduce semnificativ presiunea asupra rezervelor locale de apă. Comparativ cu sistemele de răcire cu aer, acesta poate reduce consumul total de apă cu 31 până la 52%, ceea ce o transformă într-un factor de schimbare pentru regiunile care se confruntă cu deficit de apă.
Costul implementării
Microsoft nu a împărtășit costurile exacte pentru implementarea sistemului său de răcire fără apă, dar este clar că tehnologia necesită o investiție inițială substanțială. Componentele cheie, precum infrastructura de răcire la nivel de cip și sistemele cu buclă închisă, sporesc complexitatea și costurile. Sistemul implică răcire directă cu lichid la nivel de procesor și mecanisme complexe de circulație a apei, care necesită o inginerie precisă.
Printre provocări se numără asigurarea unei răciri fiabile la nivel de cip, gestionarea riscurilor potențiale pentru hardware-ul serverelor provenite din sistemele cu lichide și abordarea nevoilor energetice ale infrastructurii de răcire în sine. Cu toate acestea, economiile pe termen lung obținute prin reducerea consumului de apă și îmbunătățirea eficienței energetice pot ajuta la compensarea acestor costuri inițiale.
Pentru a menține cheltuielile gestionabile, Microsoft se concentrează pe încorporarea răcirii fără apă în centre de date nou construite în loc să modernizeze cele existente. Prin proiectarea instalațiilor cu acest sistem de la început, compania poate controla mai bine costurile, prioritizând în același timp sustenabilitatea pentru operațiunile viitoare. Această abordare subliniază importanța echilibrării investițiilor inițiale cu economiile pe termen lung și beneficiile pentru mediu atunci când se planifică soluții moderne de răcire pentru centre de date.
2. Răcire standard prin evaporare
Răcirea standard prin evaporare funcționează prin scăderea temperaturii apei prin evaporare în interiorul turnurilor de răcire. Iată cum funcționează: apa încălzită este pulverizată peste materialul de umplere, în timp ce ventilatoarele trag aer prin sistem. Acest proces face ca o parte din apă să se evapore, răcind apa rămasă, care este apoi recirculată.
„Turnurile de răcire prin evaporare valorifică puterea naturală a răcirii prin evaporare pentru a reduce temperatura apei utilizate în procesele industriale și în sistemele comerciale de răcire HVAC.”
Consumul de apă
Una dintre cele mai mari provocări ale răcirii standard prin evaporare este consumul ridicat de apă, care poate suprasolicita resursele locale de apă. Centrele de date hiperscalare, de exemplu, ar putea utiliza până la 1,5 milioane de litri de apă zilnic. Chiar și instalațiile angro mai mici pot consuma aproximativ 18.000 de galoane (68.100 de litri) în fiecare zi.
Întrucât această metodă de răcire depinde de procesul de evaporare pentru a elimina căldura, apa trebuie alimentată continuu pentru a menține sistemul în funcțiune eficientă. Această cerere constantă devine și mai problematică în zonele aride, cum ar fi Arizona, unde companii precum Microsoft explorează alternative fără apă.
Eficiență energetică
Deși utilizează multă apă, răcirea standard prin evaporare este extrem de eficientă din punct de vedere energetic în comparație cu sistemele de răcire doar cu aer. Această metodă poate elimina aceeași cantitate de căldură, consumând în același timp mult mai puțină energie electrică. De exemplu, sistemele de răcire indirectă prin evaporare (IEC) pot economisi până la 28% din energia utilizată de sistemele de răcire liberă și până la 52% în comparație cu răcirea cu aer. Vara, aceste sisteme pot reduce temperaturile ambientale cu 6-8°C, ceea ce le face deosebit de eficiente în climatele calde.
Această eficiență se datorează în mare măsură capacității superioare a apei de a transfera căldură în comparație cu aerul. Cu toate acestea, în mediile umede, răcirea directă prin evaporare poate crește umiditatea relativă la aproximativ 80%. Această creștere a umidității poate duce la degradarea echipamentelor și poate crea condiții care promovează creșterea microorganismelor, prezentând provocări suplimentare.
Impactul asupra mediului
Răcirea standard prin evaporare este un compromis între economiile de energie și consumul de apă. Pe de o parte, utilizează mai puțină energie electrică decât sistemele de răcire doar cu aer, ceea ce poate reduce emisiile de gaze cu efect de seră, în special în zonele care se bazează pe combustibili fosili pentru generarea de energie. Pe de altă parte, pierderea semnificativă de apă prin evaporare pune presiune pe rezervele locale de apă, în special în regiunile cu deficit de apă. În astfel de zone, centrele de date se pot trezi în competiție cu nevoile rezidențiale și agricole pentru această resursă limitată. Odată ce apa se evaporă, aceasta este eliminată definitiv din bazinul hidrografic local, ceea ce sporește preocupările legate de mediu.
Costul implementării
Din perspectiva costurilor, sistemele standard de răcire prin evaporare sunt relativ accesibile în comparație cu tehnologiile de răcire mai avansate. Acestea se bazează pe componente bine-cunoscute, precum turnuri de răcire, pompe, ventilatoare și sisteme de distribuție, care sunt disponibile pe scară largă și familiare tehnicienilor. Această rentabilitate le-a transformat într-o alegere populară pentru mulți operatori de centre de date. De exemplu, începând cu 2023, Equinix - unul dintre cei mai mari operatori de centre de date la nivel global - utilizează răcirea prin evaporare în 40% din instalațiile sale. Această adoptare pe scară largă evidențiază echilibrul dintre costurile rezonabile de implementare și performanța fiabilă a răcirii.
Următoarea secțiune va aprofunda sistemele de răcire cu buclă închisă pentru a oferi o comparație mai clară.
sbb-itb-59e1987
3. Sisteme de răcire cu buclă închisă
Sistemele de răcire cu buclă închisă oferă un echilibru între metodele tradiționale de răcire prin evaporare și inovațiile Microsoft în domeniul răcirii fără apă. Aceste sisteme funcționează prin circulația continuă a unui volum fix de fluid într-o buclă etanșă. Fluidul absoarbe căldura de la servere și echipamente și apoi o eliberează prin radiatoare externe sau schimbătoare de căldură. Spre deosebire de răcirea prin evaporare, sistemele cu buclă închisă mențin apa conținută, eliminând evaporarea, deviația și purjarea.
În august 2024, Microsoft a dus acest concept mai departe prin introducerea unor centre de date special concepute pentru sarcini de lucru cu inteligență artificială, dotate cu sisteme de răcire cu evaporare zero a apei.
Consumul de apă
Una dintre caracteristicile remarcabile ale sistemelor cu buclă închisă este capacitatea lor de a conserva apa. Spre deosebire de sistemele evaporative care necesită o alimentare constantă cu apă, modelele cu buclă închisă necesită doar o umplere inițială în timpul configurării. Prin menținerea apei în sistem, aceste modele reduc dramatic consumul de apă. Centrele de date Microsoft evidențiază această eficiență, atingând o eficiență a utilizării apei (WUE) de 0,30 L/kWh în ultimul an fiscal. Aceasta reprezintă o îmbunătățire de 39% față de 0,49 L/kWh raportat în 2021 și o îmbunătățire impresionantă de 80% de la primele lor modele de centre de date.
Eficiență energetică
Sistemele cu circuit închis nu doar economisesc apă; ele eficientizează și consumul de energie. Prin reducerea sarcinii de pompare și menținerea suprafețelor de transfer de căldură curate, aceste sisteme asigură o performanță energetică constantă. Necesită mai puțină energie pentru pompare și mențin un transfer de căldură eficient în timp, ceea ce le face o alegere fiabilă pentru un consum previzibil de energie.
Totuși, există unele compromisuri. Deși sistemele de răcire uscată elimină complet consumul de apă, acestea tind să consume mai multă energie. Soluția Microsoft la această provocare include chillere de înaltă eficiență și răcire la nivel de cip, care ajută la gestionarea potențialelor creșteri ale eficienței utilizării energiei (PUE).
Costul implementării
Costurile inițiale ale sistemelor cu buclă închisă sunt mai mari decât cele ale sistemelor tradiționale de răcire prin evaporare, în mare parte datorită necesității unor schimbătoare de căldură și pompe specializate. Cu toate acestea, aceste costuri sunt compensate de economiile operaționale pe termen lung. Cheltuielile de întreținere sunt mai mici, iar sistemele oferă flexibilitate în instalare. De exemplu, echipamentele de respingere a căldurii pot fi amplasate mai liber în jurul instalației, fără a necesita echilibrare hidraulică. Această flexibilitate și întreținerea redusă contribuie la beneficiile operaționale pe termen lung ale sistemului.
Impactul asupra mediului
Avantajele de mediu ale răcirii cu buclă închisă depășesc cu mult conservarea apei. Sistemele de răcire cu lichid, inclusiv cele cu buclă închisă, au potențialul de a reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu 15% până la 82%, în funcție de modul în care sunt implementate. Prin prevenirea evaporării apei, aceste sisteme reduc cererea de apă din sursele locale de alimentare cu apă. În plus, ele reduc nevoia de tratamente chimice, ceea ce scade riscurile de mediu legate de eliminarea și manipularea substanțelor chimice. Deși aceste beneficii sunt semnificative, o planificare atentă este crucială. Factori precum compoziția chimică a fluidelor de răcire, metodele de eliminare și conformitatea cu reglementările trebuie evaluați temeinic pentru a valorifica pe deplin beneficiile de mediu ale acestor sisteme.
Avantaje și dezavantaje
Să analizăm cum se compară diferitele metode de răcire în ceea ce privește beneficiile și provocările. Fiecare abordare vine cu propriul set de compromisuri, influențând eficiența operațională, considerațiile de mediu și prioritățile bugetare.
Răcirea fără apă de la Microsoft se remarcă prin eliminarea consumului de apă dulce prin răcirea la nivel de cip. Această metodă schimbă regulile jocului în abordarea deficitului de apă, mai ales că unele centre de date consumă milioane de galoane zilnic. Cu toate acestea, problema constă în costurile inițiale mari și în necesitatea unor modernizări semnificative ale infrastructurii. În plus, eficiența energetică a sistemului depinde în mare măsură de sursa de alimentare, iar complexitatea răcirii la nivel de cip poate duce la cerințe mai mari de întreținere și la potențiale perioade de nefuncționare.
Răcire standard prin evaporare a fost mult timp o alegere fiabilă și rentabilă. Aceste sisteme utilizează cu 60–75% mai puțină energie electrică în comparație cu sistemele de aer condiționat tradiționale pe bază de agent frigorific. Există însă un dezavantaj: consumă aproximativ 0,48 galoane de apă pe kilowatt-oră, cu 30–40% pierdute prin evaporare. În climatele umede, eficiența lor scade și pot suprasolicita resursele locale de apă, introducând în același timp contaminanți în mediu.
Sisteme de răcire cu buclă închisă oferă o soluție de mijloc, prioritizând conservarea apei fără a sacrifica fiabilitatea. Odată umplute, aceste sisteme evită pierderile continue de apă și mențin o eficiență energetică constantă datorită suprafețelor curate de transfer de căldură. De asemenea, acestea vin cu costuri de întreținere mai mici în comparație cu sistemele de evaporare. Cu toate acestea, investiția inițială în echipamente specializate poate fi mare, iar optimizarea necorespunzătoare poate duce la creșterea consumului de energie.
Este demn de remarcat faptul că apa este un conductor de căldură incredibil de eficient – de până la 1.000 de ori mai eficient decât aerul – ceea ce face ca sistemele de răcire pe bază de lichid să fie deosebit de atractive în anumite scenarii.
| Metoda de răcire | Consumul de apă | Eficiență energetică | Costul implementării | Impactul asupra mediului |
|---|---|---|---|---|
| Zero-Water de la Microsoft | Eficiența utilizării apei (WUE) aproape zero | Ridicat (depinde de sursa de energie) | Ridicat (necesită răcire la nivel de cip) | Impact minim asupra bazinelor hidrografice locale |
| Standard prin evaporare | Ridicat (aprox. 0,48 gal/kWh) | cu 60–75% mai puțină energie decât curentul alternativ tradițional | Investiție inițială moderată | Poate suprasolicita resursele locale de apă |
| Buclă închisă | Scăzut (doar umplerea inițială) | Performanță constantă și previzibilă | Mai mult la început, mai puțină întreținere | Dependență redusă de tratamentele chimice |
Alegerea sistemului de răcire potrivit depinde de mai mulți factori, inclusiv locația, disponibilitatea apei, costurile energiei și cerințele de reglementare. De exemplu, centrele de date din zonele predispuse la secetă ar putea înclina spre sisteme fără apă sau cu buclă închisă, în timp ce unitățile din regiunile bogate în apă, cu cheltuieli energetice mai mici, ar putea prefera răcirea prin evaporare.
Având în vedere că piața americană de răcire a centrelor de date se așteaptă să atingă 1,4 miliarde de lire sterline (TP4T3,5 miliarde) până în 2025, aceste decizii devin mai importante ca niciodată. Furnizori de găzduire precum Serverion trebuie să evalueze cu atenție aceste tehnologii de răcire pentru a găsi echilibrul potrivit între performanță, cost și responsabilitatea față de mediu – în special atunci când gestionează o rețea globală de instalații.
Concluzie
Tehnologia de răcire fără apă de la Microsoft marchează un pas major înainte pentru industria centrelor de date. Prin abordarea evaporării apei prin soluții de răcire la nivel de cip, Microsoft a demonstrat că este posibil să se obțină o eficiență a utilizării apei (WUE) aproape zero, menținând în același timp eficiența operațiunilor. Viitoarele proiecte pilot din Phoenix și Mt. Pleasant, programate pentru 2026, vor pune la încercare această abordare inovatoare.
Rezultatele de până acum sunt greu de ignorat. Reducerea consumului de apă uzată (WUE) de la 0,49 L/kWh în 2021 la 0,30 L/kWh – o scădere de 39% – se traduce prin economisirea a 125 de milioane de litri de apă per instalație în fiecare an. Aceste cifre evidențiază faptul că conservarea apei la scară largă nu trebuie să vină cu prețul performanței. Acest progres stabilește un exemplu puternic pentru practici sustenabile în operațiunile centrelor de date.
Pentru centrele de date care își regândesc strategiile de răcire, cea mai bună alegere depinde în mare măsură de nevoile și condițiile localeÎn zonele cu deficit de apă, precum Arizona, sistemele cu zero consum de apă sau cu buclă închisă ar putea schimba regulile jocului, mai ales atunci când un singur centru de date hiperscalar ar putea utiliza până la 1,5 milioane de litri de apă zilnic. Pe de altă parte, în regiunile cu resurse abundente de apă, răcirea tradițională prin evaporare ar putea avea încă sens deocamdată, deși accentul mai larg al industriei se îndreaptă în mod clar către conservare.
Pe măsură ce creșterea eficienței utilizării apei crește, este clar că aceasta trebuie să devină o prioritate cheie în proiectare. Furnizori precum Serverion trebuie să evalueze performanța, costurile și impactul asupra mediului, adaptând în același timp sistemele de răcire la condițiile locale ale apei și pregătindu-se pentru viitoarele reglementări.
Industria se află la o răscruce de drumuri în care poate satisface cererea tot mai mare de putere de calcul – în special pentru sarcinile de lucru legate de inteligența artificială – fără a epuiza resursele vitale de apă. Adevărata întrebare nu este dacă sistemele de răcire care economisesc apa vor deveni norma, ci cât de repede vor fi adoptate pentru a proteja comunitățile care depind de aceste resurse.
Întrebări frecvente
Care sunt beneficiile de reducere a costurilor ale sistemului de răcire fără apă de la Microsoft, comparativ cu răcirea tradițională prin evaporare?
Sistemul de răcire fără apă de la Microsoft: un produs revoluționar pentru centrele de date
Sistemul de răcire fără apă de la Microsoft remodelează modul în care centrele de date gestionează răcirea, oferind o alternativă mai inteligentă și mai rentabilă metodelor tradiționale. Centrele de date tipice se bazează în mare măsură pe răcirea prin evaporare, care poate consuma până la 1,5 milioane de litri de apă zilnicAcest lucru nu numai că duce la creșterea facturilor la apă, dar crește și cheltuielile operaționale, în special în zonele în care apa este limitată și costisitoare. Sistemul cu buclă închisă de la Microsoft elimină complet nevoia de apă dulce, economisind potențial... milioane de galoane anual per centru de date – un câștig uriaș atât pentru bugete, cât și pentru resurse.
Însă beneficiile merg dincolo de simpla reducere a costurilor. Acest sistem inovator sporește eficiența prin reducerea dependenței de sursele externe de apă, făcându-l mai rezistent și mai ecologic. De asemenea, susține obiectivul ambițios al Microsoft de a deveni un consum pozitiv de apă până în 2030, abordând presiunile de reglementare și preocupările legate de reputație asociate cu utilizarea excesivă a apei. Prin trecerea la răcirea fără apă, centrele de date pot conserva resurse critice, asigurându-se în același timp că rămân sustenabile financiar pe termen lung.
Ce obstacole ar putea întâmpina Microsoft la introducerea răcirii fără apă în centrele sale de date existente?
Provocările în tranziția către sistemele de răcire fără apă
Microsoft se confruntă cu mai multe obstacole în timp ce lucrează la adaptarea centrelor sale de date la sistemele de răcire fără apă. Una dintre cele mai mari provocări constă în revizuirea infrastructurii existente. Tranziția de la răcirea tradițională pe bază de apă la sisteme avansate cu buclă închisă, la nivel de cip, necesită modernizări tehnologice substanțiale. Aceste modernizări vin cu costuri mari și necesită un timp semnificativ pentru implementare.
O altă problemă presantă este potențialul de supraîncălzire, în special având în vedere cererea tot mai mare de sarcini de lucru cu densitate mare, precum inteligența artificială. Pentru a asigura funcționarea fiabilă și eficientă a acestor noi sisteme de răcire, testele riguroase și perfecționarea continuă sunt esențiale.
În plus, implementarea răcirii fără apă în regiuni cu resurse limitate de apă s-ar putea confrunta cu bariere de reglementare sau chiar cu respingerea comunităților locale. Centrele de date la scară largă sunt uneori văzute ca o povară asupra resurselor deja limitate, ceea ce ar putea complica eforturile de a obține aprobarea sau sprijinul comunității.
Chiar și cu aceste obstacole, sistemele de răcire fără apă reprezintă o mișcare semnificativă către soluții mai sustenabile pentru centre de date, în special în regiunile în care conservarea apei este o prioritate absolută.
Cum ajută sistemul de răcire fără apă de la Microsoft mediul înconjurător?
Microsoft a introdus un sistem de răcire fără apă care se bazează pe... design cu buclă închisă, care recirculă apa în cadrul sistemului. Această configurație previne evaporarea și elimină nevoia de apă proaspătă, ceea ce o face incredibil de eficientă. De fapt, se preconizează că această abordare va economisi aproximativ 125 de milioane de litri de apă în fiecare an pentru fiecare centru de date care utilizează sistemul.
Pe lângă conservarea apei, sistemul stimulează și eficiență energetică, care joacă un rol cheie în reducerea amprentei de carbon a centrelor de date. Prin abordarea atât a consumului de apă, cât și a celui de energie, metoda de răcire a Microsoft stabilește un nou standard pentru practicile ecologice din lumea tehnologiei.
