Datacenter Water Usage: Where Does It All Go? AI所仰賴的資料中心的水到哪裡去了？ 台灣龍神

水資源短缺是一個迫切的全球性問題，影響著全球近一半的人口；預測甚至表明，到2023年，淡水資源將短缺 40% 。由於意識的提高和熱情的行動，用水已成為全球公司的一項重要的可持續關鍵績效指標 (KPI)。  

長期以來，數據中心因其巨大的能源消耗而受到嚴格審查，而現在，鑑於全球水資源短缺問題，對透明度和更自覺使用的呼聲比以往任何時候都更加真實。在這篇文章中，我們將詳細說明資料中心如何消耗水，並探討一些旨在減少水足跡的措施。      

資料中心消耗水的方式 

除了建築資料中心的水足跡和購買的材料之外，用於運行資料中心的水可以分為以下兩個主要領域： 

1. 直接消費

約佔DC 用水量的 25%，這是資料中心運作時直接消耗的水量。除了一些設施使用和加濕之外，幾乎所有消耗都歸結為冷卻。 

這個數字可以透過提高溫度、實施節能冷卻系統以及改用液體冷卻（例如浸沒式冷卻或直接晶片冷卻） 來降低。

浸沒式與直接芯片式

2. 間接消費

根據資料中心的位置和能源結構，間接耗水量可能高達一年總耗水量的 75%。 

為了得出這個數字，我們需要超越資料中心本身，並考慮與其連接的所有系統。當然，資料中心需要電力。在下圖中，線條表示資源的流動，我們可以看到電力通常由發電廠提供。

用水和廢水排放需要在消費前和廢水排放後進行水處理。這也意味著使用更多的水來處理廢水。 減少冷卻用水量直接影響處理和處置所需的水量。 

從邏輯上講，發電廠為資料中心生產的電力越多，用水量就越多，產生的排放就越多。因此，資料中心的水足跡是維持其運作的整個系統的總和。  

為了減少電網用水量，有必要： 

• 最大限度地提高 IT 效率：透過考慮硬體更新、電源管理支援、虛擬化、自動工作負載放置、DC 管理系統等，最大限度地提高兆瓦時/能源消耗。  

• 最大限度地提高冷卻效率：透過降低冷卻系統的能耗，不僅可以減少直接水消耗，而且可以透過降低能耗來減少間接水消耗。

• 轉向再生能源：地熱、風能和太陽能等再生能源可顯著減少用水量。

誰在關注此事？ 

從更積極的角度來看，各國政府正在採取措施監測和減少全球排放：

• 歐盟分類法規：歐盟分類法規透過授權法案實施，這些法案規定了實現六大環境目標的技術篩選標準：氣候減緩、氣候調適、水、循環經濟、污染預防和生物多樣性。 

• 歐洲能源效率指令 (EED)：EED是資料中心能源效率的行為準則，提倡使用低能源強度水源進行冷卻和濕度控制。 

• 北維吉尼亞州的立法：北維吉尼亞州 擬議的立法旨在規範資料中心的開發、監測碳足跡並評估用水影響。 

除了立法之外，還制定或正在實施許多標準和框架來衡量和減少資料中心用水量，例如全球報告倡議 (GRI)、Ecovadis、ASHRAE 標準、ISO 指南和冷卻效率比 (CER) ）。 

什麼是水分脅迫？

根據太平洋研究所（專注於水問題的領先研究機構）的說法，水資源短缺僅指可用容量：一個地區人類用水量與可用供水量的比率。[1]相較之下，水資源壓力是一個更廣泛、更具包容性的概念。水資源短缺是水資源壓力的一方面，但它也包括其他物理因素，如水質和環境流量，以及經濟因素，如水的可及性。

資料中心冷卻如何影響耗水量？

當 IT 設備在資料中心運作時，它會產生熱量，而這些熱量必須轉移到某個地方。否則，設備將過熱，資料中心將無法提供使我們的數位世界成為可能的可靠服務。

選擇冷卻解決方案將決定設施如何消耗水和能源，這都是任何資料中心營運商永續發展策略的重要方面。並非所有人都知道，資料中心在伺服器層級和建築層級都需要冷卻系統。當伺服器產生熱量時，伺服器級冷卻系統將熱量從伺服器轉移到熱交換器，熱交換器將熱量傳遞到建築物級系統。然後，建築物級系統排出建築物內的熱量。

伺服器級冷卻和建築級冷卻有不同的選項：

• 在伺服器層面，空氣冷卻長期以來一直是標準做法，但隨著企業希望為人工智慧和其他運算密集型工作負載支援更高的伺服器密度，液體冷卻變得越來越普遍。關於液體冷卻的誤解之一是它與蒸發冷卻相同。然而，與蒸發冷卻不同，液體冷卻不一定會增加水消耗。這是因為它使用少量的水在閉環中連續移動，而不是蒸發。

• 在建築層面，排除資料中心熱量的兩種主要方法是空氣冷卻（也稱為乾冷卻）和蒸發冷卻。蒸發冷卻可以排出與空氣冷卻相同量的熱量，同時消耗的能量顯著減少。然而，它也會透過蒸發消耗更多的水。