冷却人工智能热潮:打造更绿色数据中心的创新策略

人工智能热潮正在兴起,随之而来的是数据中心的旺盛需求。为了满足这项新技术对海量计算能力的需求,数据中心需要消耗大量能源,从而导致高碳排放。一些创新者正在寻找可持续的解决方案。

当你将照片、文档或项目文件上传到云端时,听起来你的数据就像在空中自由飘浮,但实际上,它就藏在地面上一座又大又冷的建筑里。那栋建筑就是 数据中心是企业用来存储关键应用程序和数据的物理设施。数据中心是我们所有数字内容(包括公共云和私有云)的仓库。 
 
单个数据中心的耗电量相当于 50,000家园冷却系统、备用电源系统、安防系统、空气净化系统、照明系统以及服务器和网络设备等IT设备都需要大量电力才能全天候、每周24天、每天XNUMX小时无缝运行。此外, 运营连续性 对于防止数据丢失、运营停机、设备损坏和声誉影响至关重要,所有这些都会给客户和提供商带来重大的财务影响。
  

但大量能源密集型设备的持续运行会产生沉重的碳排放成本。 国际能源署 报道称,1年数据中心将占全球能源消耗的1.5%至2022%。随着人工智能热潮的涌动,这一数字肯定会大幅增加。

  

根据 麦肯锡受生成式人工智能 (CRAI) 的影响,数据中心需求激增,但供应却滞后。截至 2024 年,数据中心容量需求为 60 吉瓦。预计到 219 年,这一数字将达到 2030 吉瓦,甚至可能高达 298 吉瓦。为了满足这些需求,必须在四分之一的时间内建成相当于 2000 年以来已建数据中心容量两倍的设施。数据中心很快就会在各地涌现,这引出了一个问题:设施运营商如何在不排放过多碳的情况下满足日益增长的数据中心需求?

Tony Abate,副总裁兼首席技术官 AtmosAir 解决方案解释说,数据中心需要创造性的解决方案来应对这一挑战。数据中心最耗能的系统之一是供暖、通风和空调 (HVAC),它约占能源消耗的 10%。 40% 占该中心总电力的比重。最大的能源需求来自于室外空气的调节。
 
 Abate 的公司 AtmosAir 开发了一套利用双极电离技术的空气净化系统。该技术能够产生正负离子,这些离子会与空气中的颗粒物结合,分解挥发性有机化合物 (VOC)、病原体和污染物等特定有机化合物。这对于数据中心来说至关重要,因为服务器对二氧化硫和氯等灰尘污染物等杂质非常敏感,这些杂质可能会对设备造成昂贵的损坏。
  

Abate 解释说,为了保持良好的空气质量,数据中心需要不断“翻转空气”,即引入外部空气并排出内部空气,这个过程非常耗能。双极电离技术可以净化现有空气,从而减少引入和调节外部空气的需求,节省电力并减少需要过滤的污染物数量。

 
在考虑散热和冷空气分配时,同样的方法至关重要,即利用现有空气,而不是强制循环新的调节空气。服务器会产生大量的热量。如果这些热量没有得到充分分散,就会积聚,导致运行速度变慢、停机和硬件损坏。数据中心严重依赖空调来维持最佳温度水平,并防止灾难性的数据丢失。
  

在与首席执行官 Richard Halsall 的讨论中 呼气风扇他解释说,许多数据中心的空调系统都存在错误。理查德·哈尔索尔的公司开发了世界上第一台无叶风扇。哈尔索尔曾是美国陆军飞行员和发明家,他从高涵道比喷气发动机中汲取灵感,发明了一种比有叶风扇更高效地循环空气和维持温度的冷却系统。该设计采用了哈尔索尔认为可以显著提高数据中心能源效率的工艺:热分层。 

  

热分层是指混合空气以平衡温度并消除热层的过程。冷空气密度较大,导致其下沉至地面,而暖空气密度较小,导致其上升。这会形成温度层,在数据中心中,可能导致天花板上有害的热量积聚。许多数据中心仅注重力量和体积来保持机架冷却,这意味着它们优先考虑在设施内输送大量冷空气,严重依赖鼓风机的功率。Halsall 认为,运营商过于关注冷空气的供应,而忽略了适当的分配可以发挥的作用。 

他表示,操作员不应仅仅简单地引入尽可能多的冷空气,而应考虑空气在整个空间的分布情况。如果空气分布有效,则需要引入的冷空气就会减少,从而节省冷却空气和驱动鼓风机所需的能源。 
 
W虽然拥有冷空气产生系统至关重要,但 Halsall 解释说:“冷空气的分配一直以来都被人们忽视,而冷空气的分配是节能减排的关键环节。” 他指出,配备高效分配系统的 HVAC 系统可以节省 10% 的能源需求,而这仅仅是个开始。在数据中心的 HVAC 系统中采用 AtmosAir 的双极电离净化器和 Exhale Fan 的无叶风扇等创新技术,是运营商可以采取的措施,从而开始减少这些设施的碳足迹。 
  

值得注意的是,改进内部系统只是难题的一部分。数据中心的碳足迹很大一部分源于电网提供的计算能力需求。为了应对这一挑战,数据中心设施需要使用可再生能源。阿巴特表示,诸如屋顶太阳能电池板、灰水回收用于冷却,或在寒冷气候条件下建造设施等进一步的创新,都是实现可持续数据中心所需的创造性解决方案。到2025年底,将有 6,111个公共数据中心 全球范围内。到2030年,预计这一数字将达到8,378。人工智能的潜力无限,但迄今为止,它一直是排放的直接来源。通过改进数据中心技术和电力供应,我们可以在不加剧气候变化的情况下,获得计算能力提升带来的好处。