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中国数据中心一年耗电量,已超三峡大坝发电量,需降温黑科技
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2022.11.05 美国

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计算机业界内流传着一句话:只要有计算机,就会带来损耗!

有相关计算数据显示,当你拿起手机通过引擎搜索出某个问题的答案时,所消耗的电量已经能够供给一个8瓦的小灯泡点亮一小时。

而仅仅是一次搜索,便需要数万台计算机在瞬间提供计算支持,而能够同时支持数万台计算机同时工作的机构是中国数据中心。

根据数据显示,截止到2020年年底时,我国14亿人口当中网民的数量超过8亿,而当几亿网民同时在线进行各种网络活动时,数据中心又得承受多少的压力和消耗多大的电量呢?

这个问题的答案,中国数据中心节能技术委员会秘书长吕天文曾经在2017年接受采访时表示,中国数据中心在2016年一年的耗电量为1200亿千瓦时。

值得注意的是,作为我国第一大发电站的三峡大坝,在那一年的发电量为1000亿千瓦左右。相较之下,其耗电程度已经超过三峡大坝在那一年的全年发电量。

更加令人担忧的是,随着网民的不断增加和上网时间不断拉长,中国数据中心的耗电不断上涨,到了2018年时年度耗电已经超过1600亿千瓦时。

而这个耗电量,甚至比我国一线城市上海全市总耗电量1567亿千瓦时还要更多,而这样的耗电量也已经是三峡水电站全年发电量都赶不上,甚至已经是当年三峡水电站全年发电量(847亿千瓦时)的大概两倍。

截止到2019年,已经是中国数据中心保持连续八年用电上涨幅度超过12%,按照这样的增长速度,到了2030年之时,其耗电将超过4000亿千瓦时。

而耗电之所以如此之大,是因为配电系统、设备、制冷设备都是“耗电大户”,主要还是制冷设备太过耗能,占数据中心耗电超过40%。

而要判断一个数据中心的耗能水平,就得看PUE指数,也就是平均电能使用效率,这指的总设备的能耗与IT设备的比值,这个指数越小则证明能效水平越高,越趋向于1,则表明其能耗大部分用于存储、服务器、网络等设备。

不难看出,想要降低数据中心的耗电,需要从制冷设备的耗能下手,对于数据中心来说,制冷降温向来是头等大事,既要达到降温的目的又不影响制冷效果,看来还是需要降温黑科技。

通常来说,服务器的温度需要保持在18℃-27℃之间,而当数以万计的芯片同时工作便会释放出大量的热气,数据中心就需要配备巨型制冷系统,在快速吞掉热空气的同时,还要快速吐出冷空气。

基于这一点,有专家提出“干空气能”的降温方式,也就是通过干燥的空气来吸收空气中的能量(由干到湿)进而达到降温的效果。

这种降温方式曾于2007年在我国新能源工程中采取“干空气能”来蒸发冷却空调制冷时所散发的热气,并取得不错的成果,需要注意的是,“干空气能”在干燥的西北地区比较适合,对于空气湿度比较大的地区则难以达到理想的效果。

还有另一种降温方式,那就是比较热门的液冷技术,这种方式主要是利用液体作为介质与热源进行间接接触,进而达到换热的效果,换热之后再将液体中的热量传递出去,进而达到降温的效果。

就拿科技巨头谷歌公司来说,为了能够更好地给数据中心降温,于2011年在哈米纳市建设了通过海水进行冷却的数据中心,具体操作是冷的海水经过管道进入数据中心热交换器当中,在吸收服务器的热量之后再通过另一条管道排回大海。

这样的降温效果十分理想,据谷歌所显示的数据,其PUE指数为1.14,而这个数据比起阿里建立在千岛湖的数据中心的PUE指数为1.17还要更低一些。

无独有偶,另一个科技巨头微软于2020年在苏格兰奥克斯岛打造起一个“数据中心”,那是微软在两年之前沉入该海域35.6米的设备,利用深层海水作为散热。而微软这个实验结果所显示的数据是,PUE指数为1.07。

而在业界之内,微软将设备沉入海里的举措还并非最疯狂,脸书为了能够得到更好的降温效果,甚至在距离北极圈仅有100多公里的极寒之地瑞典吕勒奥镇建设了一处数据中心,当地在冬季的平均气温为零下二十多摄氏度,无需制冷设备,单凭着寒冷空气都过滤,其PUE指数便只有1.04。

为了给数据中心找到更好的降温途径,全球科技巨头可以说是大开脑洞,而这种疯狂行动的背后,是既符合经济效益也更符合未来环保的行动,降低数据中心的耗电,不仅意味着在未来能够有更加廉价的计算力,进而更加具备市场竞争力,而且对于完成减排减能目标也有着重大意义。

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