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Anu Kätkä
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Anu Kätkä

维萨拉

为数据中心能源成本热降温

面对潜在的灾难性气候变化,各个国家/地区和组织正在紧急寻求减少温室气体 (GHG) 排放的方法,显而易见的解决方案之一就是提高能源效率。因此,消耗大量能源的行业受到了严格审查。下面的文章阐述了如何在高耗能数据中心实现高冷却效率。该文章还介绍了如何通过精确测量实现显著的成本节省和环境绩效改善。

背景

在格拉斯哥参加 COP26 气候大会的代表们将令人担忧的消息带回了自己所在的国家/地区:国家自主贡献 (NDC) 带来的 GHG 排放量减少总量不足以将全球变暖幅度限制在比工业化前的水平高 1.5 摄氏度的范围内。因此,各个国家/地区和组织正在紧急寻求实现其净零目标的方法。

据估计,2020 年全球 1800 万个数据中心使用了 200-250 TWh 电力 (1),约占全球用电量的 1%。数据中心的这种高电力需求是由 IT 基础设施(平均能耗占比约 60%)以及相关的冷却和空调系统(平均能耗占比约40%)共同导致的。到目前为止,对数据中心能源效率的改进已成功使能源使用情况不再受到数据流量增长的影响。IT 设备的效率越来越高,但冷却系统也必须受到严格监控,以降低能耗。随着能源成本的螺旋式上升,环境因素和经济因素共同推动着数据中心能源效率的优化。

美国目前拥有 2,670 个数据中心,其次是英国,有 452 个,德国有 443 个,中国、荷兰、澳大利亚、加拿大、法国和日本也设有大量数据中心 (2)。

鉴于政府试图采取弹性能源供应措施并希望在净零目标方面取得进展,数据中心和其他 IT 活动的能源成本正面临着越来越严格的监管。例如在新加坡,数据中心的用电量约占总用电量的 7%,而且禁止建设新数据中心的法令刚刚解除 (3)。未来,现有和新建的数据中心将需要更加高效。在爱尔兰,近期的一份报告估计,到 2028 年,总需求的 29% 将来自数据中心 (4)。在英国,据咨询公司 Carbon3IT 估计,数据中心的用电量至少占英国用电量的 12% (5)。

加密货币带来了巨大的能源需求。例如,新的大型数据中心越来越多地从事比特币挖掘,其中一些数据中心使用来自化石燃料的廉价能源。加密货币对环境的影响现在得到了更好的理解,这为该行业提高能源效率带来了风险和挑战。相比之下,据估计(6 和 7),仅比特币挖掘所消耗的能源就比一些国家/地区(包括挪威、阿根廷、荷兰和巴基斯坦)整体消耗的能源还要多。

近年来,数据中心需求日益增长,旧的低效设施被关闭,新建的高效超大规模数据中心取而代之。这帮助降低了能耗的增长率。但是,随着更多数据存储在云端,以及更多 IT 资源(例如人工智能、机器学习、自动驾驶汽车等)的发展,人们普遍认为能源需求可能会显著增长。

保持冷却的重要性

鉴于冷却和空调 (A/C) 能耗约占总能耗的 40%,这种非 IT 基础设施显然必须加以高效管理。但是,准确的温度和湿度控制对于 IT 设备的正常运行也至关重要。

“在许多现代设施中,正常运行时间预计为 99.999%;这意味着每年只有几分钟的停机时间。由于 IT 基础设施处理的数据和流程十分重要且富有价值,高水平的性能必不可少,”维萨拉行业专家 Anu Kätkä 说。

“低湿度会增加静电风险,高湿度会导致冷凝。温度不正确或波动也会损坏 IT 设备或缩短其使用寿命。因此,由长期稳定、准确和可靠的传感器来为系统监测和控制提供支持尤为重要。维萨拉设备的温度测量准确度高达 ±0.1 °C,湿度测量准确度高达 ±0.8% RH,是数据中心的理想之选。“

维萨拉的一位客户强调了精确传感器的重要性,他估计,仅仅 1 °C 的过度冷却就会使每年的冷却能源成本增加 8.5% 之多。
“长远来看,小型数据中心 10 年内增加的能源成本将超过 40 万欧元,而大型数据中心增加的能源成本将超过 400 万欧元,”Kätkä 补充道。

除了提供用于数据中心的全系列传感器外,维萨拉还是出色的气象监测设备制造商,这一点很重要,因为许多数据中心都采取了相关的节能措施,测量室外环境以加强对室内条件的优化并提高能源效率。

满足日益增长的高效工艺过程测量需求

传统上,数据中心采用空气冷却,但随着机架密度的增加,对更有效的冷却系统的需求不断增长。因此,液体冷却解决方案变得越来越受欢迎,因为它们在散热方面更有效。为了支持这一趋势,维萨拉开发了一种用于测量冷却/加热液体温度的新型高质量传感器。

“我们新推出的维萨拉 TMI110 是一款浸入式温度变送器,附带校准证书且具备出色的响应速度,准确度高达 ±0.1 °C。我们很高兴将此产品纳入我们的产品组合,因为客户现在可以从一家供应商购买所有对他们而言重要的传感器了,包括用于房间和管道的空气温度、湿度和压差传感器,用于室外天气的气象传感器,以及新推出的用于冷却系统的浸入式温度传感器,”Anu Kätkä 总结道。

总结

与能源效率低下所致的能源、环境和经济成本相比,对准确、稳定测量系统的投资可以忽略不计。因此,不仅在苛刻的条件下执行的太空任务用到了维萨拉的测量技术,数据中心管理人员也在为地球上关键的环境选择相同的解决方案。
通过使用准确、稳定的传感器严格控制通风和冷却系统,数据中心管理人员可以降低能源成本,减少碳排放,即使 GHG 减排要求变得更加严格,他们的行业也能满足未来需求。

参考材料

  1. 国际能源署
  2. 全球数据中心
  3. 新加坡数据中心
  4. 爱尔兰数据中心
  5. 英国数据中心
  6. 剑桥大学比特币用电量指数
  7. 美国能源信息管理局
Anu Kätkä

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