關注美國加州嚴重旱災的各地媒體，目前關注的焦點一直是居民及農業用戶。工業用戶比如數據中心在很大程度上一直都被忽視了。
在最近的幾十年中，美國西部一直在承受曠日持久的系統性干旱。根據美國干旱監測數據，加州超過70%的地區最近處于極度干旱狀態，接近一半的地區處于異常干旱狀態。
人口增長以及其后的變化將會額外增加全球的水資源需求量。水短缺問題不會消失。
華爾街日報最近的一篇文章對準了數據中心行業，聲稱中等規模的數據中心每年的用水量達到了1300萬加侖，相當于100英畝的杏樹、三家醫院或者兩個18洞的高爾夫球場每年的用水量。
華爾街日報中提到的中等規模數據中心(15兆瓦)的概念與用水量并不成比例。根據Uptime Institute的調查數據，數據中心平均規模大約為1兆瓦，每年消耗的水量大約為700萬到800萬加侖，相當于6英畝杏樹、5洞高爾夫球場每年的用水量，或者比一家醫院每年用水量的1/3少一些。
不管華爾街日報中提到的數據是否準確，公眾已經開始關注數據中心的水資源消耗情況。讓我們分析一下數據中心如何消耗水、能夠減少水資源使用量的設計方案，以及整個IT行業對解決該問題的態度。
數據中心如何使用水資源?
數據中心使用水的主要目的是散熱(也就是冷卻IT設備)。冷卻數據中心的傳統方式是使用水冷式冷凍水系統。在這些系統中，冷水分布在計算機機房的制冷單元中。風扇吹過冷凍水管，向IT設備提供冷空氣。然后水流回到冷卻裝置中被重新冷卻。水冷式冷卻系統依靠冷卻塔吸收熱量。冷卻塔是一個很大的盒狀單元，利用水與空氣流動接觸后進行冷熱交換產生蒸汽，通過蒸汽揮發帶走熱量達到蒸發散熱降低水溫的效果。
在傳統數據中心設計中，冷卻塔是消耗水資源的罪魁禍首。我們假定1兆瓦的數據中心通過冷卻塔每分鐘泵送1000加侖的冷凝水，會有1%-2%的水被蒸發、作為細水霧被風吹走。結果就是每年大約會消耗670萬加侖水。
另外每年大約會消耗130萬加侖水用于排放或者更換。冷凝水被重復蒸發并排放到大氣中，會攜帶礦物質、灰塵以及其他污染物。這些水必須被定期處理并排放。
總的來講，使用傳統制冷方式的1兆瓦數據中心，每年用水量大約為800加侖。
選擇用水量更少的制冷裝置
目前，很多數據中心采用新的制冷方式，更節能而且比傳統的水冷機以及冷卻塔組合的用水量更少。這些制冷方式通過整合蒸發冷卻技術并利用外部空氣的省煤器減少了每年消耗的水資源。Uptime Institute發現全球范圍內大約有1/3的新數據中心使用了其他制冷系統，沒有使用傳統的水冷機與冷卻塔的組合。
某些數據中心直接使用風冷。只需要打開窗戶，讓空氣流過敏感的IT設備。微軟數據中心服務總經理Christian Belady證明了這種方式是可行的，風冷方式受氣候限制，而且更為重要的是企業要愿意承受由于氣溫波動以及空中懸浮微粒污染而導致IT設備出故障的風險。使用風冷的大多數組織同時使用了其他制冷技術。
使用直接蒸發冷卻，外部空氣通過水飽和介質或噴霧吹入并通過蒸發冷卻。鼓風機使冷空氣流通以達到冷卻服務器的效果。盡管該方式比直接的外部空氣冷卻更普遍，但由于來自森林火災、沙塵暴、農業活動或者建筑工程等外部事件所產生的污染物，仍會給IT設備帶來風險。這些污染物可以被過濾掉，但很多組織無法容忍污染物風險。
某些數據中心使用所謂的間接蒸發冷卻。該過程使用兩股氣流：閉環的主氣流用于冷卻IT設備，外部氣流用于冷卻主氣流。外部氣流通過直接蒸發冷卻進行制冷。被冷卻的二次空氣流流經熱交換器，冷卻主氣源。被冷卻的主氣流通過風扇推送至服務器。
此外，有的制冷系統不需要使用水——干式冷卻器使用泵送制冷劑而不是水汽蒸發冷卻空氣。也有不需要使用蒸發冷卻塔的風冷冷凍水系統。
范例
一些使用其他冷卻方式的數據中心典型案例包括：
位于Quincy、Wash的Vantage數據中心使用蒙特間接蒸發制冷系統。
Rackspace位于倫敦的數據中心，Digital Realty位于柏林的Profile Park，使用頂部安裝式間接外部空氣技術結合ExCool公司的蒸發冷卻。
Facebook一期數據中心使用直接蒸發風冷以及加濕系統，二期數據中心使用了阻尼媒體。
雅虎位于紐約州北部的Chicken Coop數據中心在空氣條件允許的情況下使用了直接外部空氣制冷。
Metronode是一家位于澳大利亞的通信公司，使用了直接空氣制冷(直接蒸發制冷用于備份)。
Facebook在報告中提到其Prineville制冷系統使用的水為傳統冷卻裝置及冷卻塔的10%。Excool間接蒸發制冷產品在進行營銷時聲稱，一個1兆瓦的數據中心每年消耗的水大約為26萬加侖，大約為傳統數據中心的3.3%。使用泵送制冷劑系統的數據中心消耗的水就更少了。
為什么不是所有數據中心都使用上述制冷技術?
既然這些新的制冷設計能夠顯著減少能源及水資源消耗，那么為什么不讓所有數據中心都使用上述技術呢?
和傳統冷卻方式相比，新制冷系統需要額外投入50%到100%的成本。為進行深入的財務分析，可以閱讀Compass Datacenter有關蒸發冷卻系統潛在負面投資回報率的研究。從根本上講，我們目前處于電力及水資源較為廉價的階段。有朝一日資源消耗價格低廉的情況將會終結，但即使出現這種情況，成本昂貴制冷系統的投資回報率也可能需要很多年才可以實現。
上述制冷系統往往占據大量空間。對很多數據中心而言，水冷設備更有意義，因為無法修改建筑外觀、空間相對小的數據中心的容量是有限的。
這同樣會影響打算通過Uptime Institute等級認證的數據中心所有者。達到Tier III 構造設施認證需要進行組件隔離，而且要求制冷系統的所有組件不會影響設計的日冷卻溫度。這意味著數據中心所有者需要能夠忍受制冷單元、控制系統、循環水箱以及熱交換器宕機等問題的發生。Tier IV容錯要求系統容忍任何單一及隨后發生的事件，而不會影響核心系統。盡管很多使用新制冷系統的數據中心已經通過了Uptime Tier認證，但這的確增加了認證過程的復雜度。
企業在作決策時還需要將溫度因素考慮在內。如果還沒有準備好在進風溫度達到22攝氏度的情況下運行服務器的準備，那么額外的投資不會帶來很多回報。而且，企業需要先從良好的數據中心空間管理開始，包括優化氣流用于高效制冷，而且潛在的控制可能會增加成本。此外，某些制冷系統無法在高溫潮濕氣候下工作。
而且，和任何其他新技術類似，選擇另一個制冷系統帶來了運營挑戰。企業很可能需要之前并不熟悉設備的配置、維護培訓。針對首次進入核心業務數據中心空間的廠商，企業需要額外進行全面、嚴格的評估。
總的來說，整個數據中心行業對于節約用水漠不關心。Uptime Institute的調查數據表明只有不到1/3的數據中心運營商記錄了水資源消耗情況或者使用了綠色網格組織的水資源使用效率指標。而且根據Uptime Institute 2015年數據中心行業調查，數據中心運營商在回答數據中心最重要指標這一問題時，水資源使用排名幾乎位于最后。數據中心管理者表示，針對減少水資源消耗，他們唯一關心的是二氧化碳排放。
但大量的水或電力消耗使數據中心很容易成為公眾指責的目標。盡管選擇傳統的水冷系統有很多很好的理由，尤其是針對既有建筑更是如此。對于新建的數據中心而言，業主應該根據總的業務需求(可能包括可持續性指標)，對其他制冷設計進行評估。
Uptime Institute針對減少數據中心資源消耗已經做了幾十年的研究。水資源話題應該采用有利于提高IT效率的更為全面的方法進行評估。使用該框架，數據中心運營商就能夠學會如何更好地證明并解釋業務需求的合理性，并證明他們是對環境負責的企業資源管家。
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