日前，美國加利福尼亞州的嚴重干旱仍在持續。人們常年的擔憂的水資源可用性(尤其是在西方國家)終于引發了嚴重的問題。對數據中心運營商來說，水資源在冷卻數據中心設施起著重要作用，但是企業如何解決這一問題?如何避免使用液體冷卻技術并為數據中心冷卻?用于高性能計算機(HPC)的液體冷卻技術難道是唯一可行的選擇嗎?以下就來看看一些數據中心圍繞水資源的一些思考。

　　水，無處不在，但卻…

水是一種豐富的資源，幾乎四分之三的地球表面被水覆蓋。然而問題是，大部分是海水，使它不能飲用以及在其他情況下不可用。例如，腐蝕就是一個問題。而且，即使數據中心可以使用海水，將它應用到許多內陸地區數據中心的成本也可能過高。在大多數情況下，人們的選擇是使用淡水，無論從河流或湖泊或從地面獲取，但這種形式的水是非常稀少的，其稀缺性正在為加利福尼亞州以及其他西方國家帶來巨大的問題。

當然，還有一種用于制造飲用水的海水淡化的方法。然而，不幸的是，這個過程將耗費大量的能量，重要的是人們要記住，最廣泛使用的能源生產形式(包括煤炭，天然氣和核能)都要使用大量的水。當然，這通常并不意味著水資源就消失了，但它可能被污染或蒸發到大氣中。

使海水淡化可以更加經濟，人們為此進行了一些創造性的努力，但他們在很大程度上都失敗了，從而使研究此類項目相關的費用大大縮減。舉例來說，一個方法是使用冷海水(其中包含更少的海洋生物)冷卻一個數據中心，使冷卻水溫度上升，這樣可以更加適合反滲透的海水淡化處理。詹姆斯·漢密爾頓表示，“冷水淡化效率很低，因此，大量水將需要泵來輸送，這大大增加了泵的電能費用。如果水通過數據中心的冷卻熱交換器，在其第一次運行中，泵送電能損失非常小，數據中心可以得到冷卻，而且基本上是免費的(只是循環冷卻裝置的成本)。另外還有一個額外的好處，海水溫度上升使海水淡化廠更加容易實施淡化處理，可以減少每年數百萬美元的損失。這是一個非常好的解決方案。”

目前，一些數據中心已經部署了可以使用海水的冷卻基礎設施。然而，直接使用海水或經過某種形式的處理或海水淡化，這只適用于海洋附近的數據中心。其余的必須使用本地可用的淡水來冷卻。

數據中心與各種水資源

一些技術超前的設計小組總結了液體冷卻的效果：“許多數據中心設計使用冷卻塔作為散熱裝置，結果他們通過用不同的方式消耗水資源：從公共水源中提取水，通過蒸發過程將水輸送回來。”

該公司列舉了三種可供選擇的數據中心冷卻水資源的方案。首先是前面提到的非飲用水，這種選擇可能是不切實際的，內陸數據中心也使用不了海水，但還有一種可能就是中水，也就是說使用過的水，其中不包含人的糞便或需要特殊處理其它雜質(例如，進入廚房水槽或排水管的洗滌用水)。這些大量的中水足夠數據中心冷卻使用，但是，這實施起來可能比較困難，雖然谷歌公司與當地自來水公司共同努力做到了這一點，然而規模較小的公司因為可能缺乏影響力(以及必要的資金)，無法進行此類交易。

另一種可能就是冷卻系統中不采用液體冷卻技術：即依賴于空氣制冷。Facebook公司(還有其他公司)的數據中心制冷都采用直接空氣節能設計，在室外吸入空氣，并提供給IT設備。在大多數情況下，這需要水“霧”被噴入氣流中，但用水量明顯少于傳統的冷卻塔設計。第三，數據中心可以采用“閉環冷卻器設計”，這樣可以減少(但不一定是消除)用水量。

當需要水的時候該怎么辦

高密度部署的數據中心必須采用液體冷卻技術。超級計算機就是這樣的一種情況。只能在干旱的情況下采取一些普遍的措施，來提高用水效率。簡單地減少能源消耗，效果也許最明顯：降低電力的熱量意味著降低冷卻要求。然而這樣做，只能作為權宜之計(例如，在發生干旱)，卻會影響數據中心性能，而不是有計劃的改善數據中心效率項目的一部分。

另一種可能性是保持較低的工作濕度。然而在數據中心，濕度的平衡是必要的：如果空氣太干燥，靜電可以成為一個令人討厭的問題，靜電對于電子設備是致命的威脅。因此，有效的冷卻標準做法可以幫助工作人員采取簡單和廉價的措施，如消除從計算機機房的雜波，方便控制空氣流量等。在設備保修指南指導下，提高數據中心工作溫度也是一種選擇，可以減少冷卻負擔。在令人關注的干旱地區(例如，加利福尼亞)應該設計自己的數據中心，針對任何其他可能的不利條件進行設計，以適應這種情況。

計算機專家指出，超級計算機可以使用基于軟件的方法，在用水效率最大的時間內運行工作負載。這不同于目前的節水辦法，其中主要集中在提高效率，但還是有一些局限性(如高昂的前期資本投資和適宜的氣候)。基于軟件的方法通過利用時空變化減少超級計算機用水量。因此，水冷卻效率的時空變化也非常適合超級計算機的工作量靈活性：工作負載高峰在用水效率更高的時段運行。

在干旱的情況下，用卡車運水是最差的選擇。對于消耗大量水資源的數據中心來說，這種方法是昂貴的，甚至是不可能的。此外，當地政府限制用水還會產生其他的麻煩。

結論

加利福尼亞的干旱對耗水量巨大的數據中心來說是一個嚴峻的提醒，那些建在干旱地區的數據中心應該最大限度地減少對水冷卻的依賴。而對于那些高密度的數據中心來說，幾乎沒有其他的選擇。如今，使用非飲用水的努力已取得了一些成功，但其是否廣泛可行還是令人懷疑。因此，干旱對數據中心運營的威脅是企業在設計和運行數據中心設施時必須面對的難題。