容量探索如何满足不断增长的数字需求，从而重塑数据中心设计
从云计算到人工智能工作负载等各个领域的数字服务需求不断激增，引发了数据中心行业的建设热潮，各家公司竞相扩大产能，以满足全球不断增长的需求。
例如，微软计划仅在 80 年就投资 2025 亿美元建设以人工智能为重点的数据中心，其中一半将用于美国的项目。同样，日本软银也计划在未来四年内向美国各地的人工智能基础设施投入 100 亿美元。
根据 DLA Piper 和 TMT Finance 的估计，这种爆炸式增长反映在数据中心市场到 483 年的估值可能飙升至 2029 亿美元的预测中。
然而，如此大规模的投资也带来了巨大的挑战。众所周知，数据中心是资源密集型的，消耗大量能源，占用大量物理空间。
美国智库杰克·肯普基金会 (Jack Kemp Foundation) 估计，单个 ChatGPT 查询所需的能源大约是标准谷歌搜索的 10 倍，而不断增长的需求可能会导致未来五年内消费者和小型企业的能源费用上涨高达 70%。
“容量”研究了数据中心运营商和建筑公司如何应对双重压力，既要迅速扩大规模以满足需求，又要确保其项目可持续建设。
生活在物质世界里
越来越普遍的想法是，数据中心的运营是造成能源排放的主要原因。然而，新设施的建设可能和其运营一样肮脏。
数据中心使用的钢材主要来自铁矿石，采用一种称为高炉-碱性氧气转炉（BF-BOF）的工艺生产，传统上采用燃煤炉。
还有混凝土，由水泥制成，使用大量化石燃料驱动的大型窑炉。建筑公司 Gensler 的数据显示，对于数据中心来说，混凝土可以占到场地碳排放量的 80%。
钢管协会执行董事戴尔·克劳福德告诉《Capacity》，由于数据中心的寿命可能只有 10 到 XNUMX 年，开发商需要谨慎选择所用材料，以准确评估数据中心的可持续性。
“只有 15% 的木材废料被回收利用，但 98% 的结构钢在建筑物使用寿命结束时被重新使用或回收，其质量或合金不会下降，”Crawford 说。“同样，钢制管道易于分离，是世界上回收率最高的材料，每年回收的废钢有 60 万至 80 万吨。”
在混凝土方面，Eco Material Technologies 等公司使用火山灰或细粉状水泥替代品，生产出碳含量大大降低的混凝土混合物。该公司利用燃煤电厂的粉煤灰等废弃物，使用其 ES 高效碳卸载 (ECO) 系统对其进行处理，然后利用它们制造出高强度、耐用的水泥，这种水泥的碳含量远低于传统波特兰水泥。
Eco Material 的产品占据了美国大约一半数据中心的份额，并且还用于台积电位于亚利桑那州的新芯片工厂、SpaceX位于德克萨斯州的发射平台以及三星位于德克萨斯州泰勒的电池和半导体制造工厂等项目的建设。
Eco Material Technologies 公司首席执行官格兰特·夸沙 (Grant Quasha) 表示，一些公司已经“全身心投入”到细节之中，试图降低这些建筑结构的排放强度。
Quasha 解释说，虽然一些建筑公司对混凝土的内容“持矛盾态度”，但开发商和最终用户（例如数据中心领域的开发商和最终用户）却有意识地密切关注他们的供应链。
“像 Meta 这样的公司有专门的团队来测试不同配方的所有这些先进材料，以确定创建数据中心的最佳混合设计，”他补充道。
具有环保意识的新建数据中心可以采用 Eco Material 的绿色水泥、PozzoSlag 等产品，替代 50% 至 60% 的水泥和混凝土，与使用传统辅助胶凝材料相比，可有效减少一倍的排放量。
Quasha 透露，Eco Material 的 PozzoSlag 与波特兰水泥的价格差不多，但在施工过程中产生的碳却少得多。
通过更智能的设计解决范围 3 排放问题
Compass Datacenters 是一家积极关注其范围 3 排放（不是由公司本身产生的排放，而是通过供应链产生的排放）的数据中心运营商。
Compass 首席创新官南希·诺瓦克 (Nancy Novak) 表示，对于公司来说，关注整个供应链对环境的影响而不是只关注某个工厂的运营至关重要。
“建筑环境，即与建筑行业有关的一切，占全球温室气体排放量的 45% 至 50%”，诺瓦克解释道。“其中，约 12% 至 15% 只是交付项目，其余则用于维护、运营和升级设施。
“在数据中心行业，这就像给船刷漆——每三年，你都要重新调整规模、升级，当你移交最后的数据空间时，你已经开始用新技术进行翻新和升级了。”
作为努力的一部分，诺瓦克和 Compass 的团队一直在努力测量其设施的范围 3 部分，这种方法通过改变场外实践，将可持续性提高了 18% 至 19%。
“我们正在深入了解我们的每一个供应链合作伙伴，并研究他们的做法，以便我们能够追踪我们的碳足迹，然后将其与行业标准进行比较，以便能够从经验上说，这就是我们所处的位置，这是我们可以改进的地方，这就是为什么它比传统方式好得多。”
除了 Compass 的可持续发展努力之外，诺瓦克还强调了异地制造和基于组件的预制方法的重要性。
通过利用其供应链，Compass 可以创建高度可定制的模块化数据中心设计，以适应制造业，从而与传统建筑相比提高整体环境性能。
诺瓦克解释说：“当你看我们的设计时，我们拥有整个设备场，从我们的空气墙，包括我们的水和空气混合空气墙，到我们的发电机、电力中心和整个结构，以及我们的静压室，把所有东西都带到场外环境中。”
然而，可持续性不仅仅关注设备，诺瓦克强调整体设计方法。组建一支多元化的团队有助于进一步推动设计。
“这种整体方法让我们拥有了更加多元化、更加安全和更高质量的员工队伍，”诺瓦克说。“而且由于数据中心主要机械、电气和管道空间的可重复性，您可以通过规模经济降低成本。这是 Compass 最大的战略，并且它在我们紧密结合的供应链中取得了巨大成功。”
保持凉爽：空气系统的作用
一些数据中心依靠空气冷却而不是液体冷却来降低服务器持续运行产生的大量热量。
根据 Vertiv 数据中心冷却系统指南，这些设施的理想工作温度通常在70至75°F（21至24°C）之间。
AtmosAir Solutions 副总裁兼首席技术官 Tony Abate 表示，为了控制温度，运营商需要采用高效、可持续的供暖、通风和空调 (HVAC) 技术。
“数据中心必须引入大量室外空气来冷却建筑物并防止‘致命高温’，因为高温会损坏组件并导致故障，”Abate 告诉《Capacity》。“这些室外空气需要经过过滤以去除灰尘、花粉和燃烧污染物——这些颗粒物会积聚在设备过滤器和散热器上，从而降低冷却效率并提高工作温度。”
Abate 强调的一个解决方案是双极电离 (BPI)，这是一种相对较新的空气净化技术，可以帮助延长数据中心设备的使用寿命。
Abate 解释道：“这些系统可以消除可能损害敏感电子设备的静电荷，并减少所需的外部空气量。这降低了能源使用量和温室气体排放，使数据中心更加环保。”
此外，BPI 技术通过保持设施内空气清新来改善室内空气质量。“BPI 管有助于确保设施以最高效率运行，保护电子设备，同时最大限度地减少暖通空调能源使用，否则会增加温室气体排放，”Abate 补充道。
可持续发展行动：LuxConnect 的经验教训
一家将可持续性放在其设施首位的欧洲运营商是位于卢森堡的数据中心公司 LuxConnect。
与大多数其他数据中心运营商相比，该运营商的结构非常不同，因为它是由卢森堡政府创建的 - 但虽然它是国有企业，但却是一家私人管理的公司。
LuxConnect 首席执行官保罗·康斯布鲁克 (Paul Konsbruck) 告诉 Capacity，这种混合模式使其能够优先考虑可持续项目，而不会面临私营运营商面临的短期利润压力。
从一开始，LuxConnect 就专门使用可再生能源为其设施供电，其电力主要来自芬兰和挪威等北欧国家，包括水力发电和风能，这是其“低碳足迹或零碳足迹”政策的一部分。
但是，康斯布鲁克表示，使数据中心更加环保，不仅仅要专注于转向可再生能源，甚至像将服务器机房的温度降低一两度这样简单的事情也可以“显著降低”能源消耗。
LuxConnect 团队还一直致力于创造性地减少废热，将副产品转化为宝贵的资源。
例如，该公司与当地开发项目合作，将废热重新用于附近的项目，例如为即将建成的养老院和公寓供暖。该公司还利用附近的热电联产厂 Kiowatt 将家具废木料转化为电能。
Konsbruck 解释说：“该工厂燃烧废木材，因此通常会释放到大气中的热量被注入附近商业区的电网，涡轮机产生的部分热量用于干燥新鲜木材以生产木质颗粒，剩余65%的热量被转化为冷水，然后通过地下网络输送回数据中心。”
这是一个复杂的过程，但首席执行官表示 LuxConnect 对此感到自豪，因为它每年可减少卢森堡的二氧化碳总排放量约 2 公吨，同时还为运营商节省一些资金。
康斯布鲁克表示，LuxConnect 的努力表明数据中心的可持续性和盈利能力并不互相排斥，该公司渴望以身作则。
“如果你想说服市场上的其他参与者尽可能地保持可持续性，你应该从自己做起，”他说。“我们将继续这样做，向其他人展示，一方面实现盈利，另一方面坚定地致力于可持续性，这实际上是可能的。”