Зачем дата-центрам нужна вода, причем в масштабах миллиардов литров?

В центрах обработки данных размещаются тысячи серверов, выделяющих колоссальное количество тепла. Без постоянного охлаждения оборудование быстро перегреется и выйдет из строя.

Именно здесь на помощь приходит вода. Для поддержания стабильной температуры многие дата-центры используют испарительное охлаждение или замкнутые жидкостные контуры.

Водяное охлаждение зачастую гораздо эффективнее воздушного, поскольку вода значительно лучше отводит тепло. Это позволяет снизить общее потребление электроэнергии и существенно повысить энергоэффективность инфраструктуры.

Холодная вода или специальный жидкий хладагент циркулирует через теплообменники, забирая тепло у горячего воздуха возле серверных стоек, после чего охлаждается вновь для повторного цикла.

Большинство современных ЦОД в той или иной форме применяют воду, особенно гипермасштабные центры, управляемые IT-гигантами уровня Google.

В 2023 году компания Google отчиталась о потреблении свыше 22,7 миллиарда литров (более 6 миллиардов галлонов) воды для охлаждения всех своих серверных мощностей. Использование водяного охлаждения входит в корпоративную стратегию балансирования затрат энергии и воздействия на климат.

Фактический объем потребления зависит от региона и выбранного метода терморегуляции. Отдельные крупные комплексы способны расходовать свыше 3,8 миллиона литров (1 миллион галлонов) в сутки.

В 2020 году дата-центры на территории США суммарно израсходовали около 659 миллиардов литров (174 миллиарда галлонов) воды, преимущественно на нужды охлаждения. Этого объема хватило бы, чтобы наполнить свыше 260 000 олимпийских бассейнов.

Соединенные Штаты занимают первое место в мире по числу центров обработки данных. К началу 2024 года в стране насчитывалось более 5300 дата-центров, расположенных практически в каждом штате.

Наибольшая концентрация таких объектов приходится на Вирджинию, Техас и Калифорнию благодаря развитой сетевой инфраструктуре, доступным источникам электроэнергии и подходящим климатическим условиям.

При этом многие новые проекты ЦОД планируются к постройке в регионах с дефицитом пресной воды, что делает проблему грамотного водопользования еще более острой.

Снаружи центры обработки данных похожи на огромные промышленные склады. Как правило, в них нет окон, а площадь может достигать десятков тысяч квадратных метров. Внутри стройными рядами тянутся серверные стойки в залах с постоянным микроклиматом, оборудованных системами изоляции горячих коридоров, градирнями и резервными генераторами.

Кроме того, такие объекты оснащены мощной инфраструктурой электро- и водоснабжения: накопительными резервуарами, теплообменниками и сложной разводкой труб, по которым циркулирует вода или жидкий теплоноситель.

В одних районах эти сооружения неприметно вписываются в пригородные бизнес-парки, в других — строятся в отдаленной местности, выбранной ради оптимизации энергопотребления и экономии водных ресурсов.

Водяное охлаждение помогает сократить выбросы углекислого газа, снижая зависимость от традиционных электростанций, сжигающих ископаемое топливо для снабжения энергоемких воздушных кондиционеров.

Однако этот плюс сопряжен с компромиссами. Испарительные градирни безвозвратно испаряют воду в процессе работы, из-за чего дата-центры вошли в десятку самых водоемких отраслей промышленности США.

Чтобы снизить нагрузку на окружающую среду, некоторые компании переходят на очищенные сточные воды, вторично переработанную или техническую непитьевую воду. Другие внедряют технологию иммерсионного (погружного) охлаждения и жестко контролируют коэффициент эффективности использования воды (WUE) для бережного водопотребления.

Операторы ЦОД активно сотрудничают с государственными органами и местными коммунальными службами водоснабжения, стремясь обеспечить долгосрочную устойчивость систем. Наличие стабильного источника и качество воды сегодня стали ключевыми критериями при утверждении любого нового строительного проекта.

Главная цель — эффективно охлаждать серверы, сберегая при этом природные водные ресурсы. Среди перспективных решений: отказ от питьевой воды в пользу поверхностных водоемов, сбор и вторичное использование нагретой воды, а также размещение серверов в регионах с естественным холодным климатом для вентиляции забортным воздухом.

По мере роста серверных мощностей контроль за расходом воды становится столь же принципиальной задачей, как и управление энергопотреблением. Это поиск хрупкого равновесия между развитием глобального цифрового мира и защитой бесценных ресурсов нашей планеты.

Этот материал был подготовлен с помощью технологий искусственного интеллекта, после чего проверен и отредактирован научным редактором HowStuffWorks.