重新定義效率：數(shù)據(jù)中心如何以及為何采用熱能再利用

在當(dāng)今人工智能驅(qū)動的世界中，數(shù)據(jù)中心和高性能計算在推動技術(shù)革命方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。數(shù)據(jù)中心運營商明確關(guān)注既能滿足當(dāng)前需求又能適應(yīng)未來增長的解決方案，因此優(yōu)先考慮強調(diào)適應(yīng)性、能源效率和可靠性的基礎(chǔ)設(shè)施。

走向更負責(zé)任的增長之路需要整體視野。這不僅關(guān)乎效率，還涵蓋資源管理、可再生能源、減少浪費和循環(huán)經(jīng)濟。隨著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，整體設(shè)計不僅僅意味著技術(shù)規(guī)格，它還涉及智能決策和協(xié)作，以引導(dǎo)人工智能驅(qū)動的轉(zhuǎn)型。

這也適用于熱量再利用，這是實現(xiàn)更節(jié)能未來的途徑之一。數(shù)據(jù)中心需要全年冷卻，因為不斷運行的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲設(shè)備所消耗的電力幾乎100%都轉(zhuǎn)化為熱量。由于產(chǎn)生的熱量越來越多，人們一直在尋找熱量再利用作為將其釋放到環(huán)境中的替代方案。

什么是熱能再利用

熱量再利用（或熱回收）主要圍繞捕獲和再利用數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備和冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的多余熱量。

IT設(shè)備會產(chǎn)生熱量，冷卻系統(tǒng)會捕獲這些熱量并將其排放到室外，從而保持設(shè)備的溫度恒定。熱量再利用系統(tǒng)不會浪費這些多余的熱量，而是會將其捕獲并用于其他有用的用途。

精心設(shè)計的熱能再利用系統(tǒng)有助于提高效率和履行環(huán)境責(zé)任，從而減少傳統(tǒng)加熱和冷卻方法產(chǎn)生的總體能源消耗和相關(guān)的溫室氣體排放。

熱能再利用的主要目的及應(yīng)用

空間供暖：在寒冷的月份將暖氣分配到附近的建筑物（住宅、辦公室等），主要用于舒適應(yīng)用。這可以減少對傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)的需求，從而節(jié)省能源并降低數(shù)據(jù)中心運營商和最終用戶的運營成本。

工業(yè)過程：為需要熱水進行生產(chǎn)過程的行業(yè)預(yù)熱水。清潔和消毒等操作需要高溫水。

生活用水加熱：預(yù)熱水用于家庭用途，例如數(shù)據(jù)中心本身或附近建筑物的淋浴和水槽。

發(fā)電：在某些情況下，有機朗肯循環(huán)(ORC)可以利用數(shù)據(jù)中心在高溫（>80°C）下產(chǎn)生的熱量來產(chǎn)生電能。

冷卻：吸收式制冷機可以為數(shù)據(jù)中心本身或附近的建筑物提供冷卻。這類冷卻裝置利用熱量來驅(qū)動吸收過程，并通過蒸發(fā)所用制冷劑來提供冷卻。

農(nóng)業(yè)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)或園藝環(huán)境中，可以重新利用熱量來維持溫室溫度，甚至培育可從大氣中吸收二氧化碳的藻類。

農(nóng)業(yè)：奶牛養(yǎng)殖需要熱水來清潔，還需要溫水來增加牛奶產(chǎn)量。

其他用途：游泳池、田野供熱、海水淡化、木材干燥、養(yǎng)魚場。

熱能再利用系統(tǒng)——成功的條件

熱能再利用是一個復(fù)雜的課題，需要幫助評估何時、何地以及如何部署它。此外，沒有單一的方法來實施熱能再利用系統(tǒng)，它在很大程度上取決于應(yīng)用和熱能使用的目的。以下是一些可能的情況及其解決方案的示例。

熱能再利用和需求匹配

最大的挑戰(zhàn)之一是數(shù)據(jù)中心周圍建筑物/應(yīng)用的熱量需求與冬季或夏季的實際熱量浪費之間的平衡。

在夏季，數(shù)據(jù)中心會產(chǎn)生大量的余熱。這些熱量由溫度較高的風(fēng)冷裝置排出，根據(jù)熱量再利用需求（因應(yīng)用而異），排出的熱量可能超過所需量。

在冬季，為了節(jié)省能源并冷卻IT設(shè)備，大多數(shù)情況下都會啟用自然冷卻系統(tǒng)，但數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的熱量往往不足且溫度太低而無法再利用。在這種情況下，為了滿足峰值熱量需求，需要使用熱泵來提高熱量和溫度。

距離和基礎(chǔ)設(shè)施

最方便的熱量再利用情況是附近有可以使用熱量的建筑物/應(yīng)用，因為安裝區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)的成本可能很高。事實上，數(shù)據(jù)中心和建筑物之間的管道越長，意味著熱回收溫度和成本就越高。另一個可能影響熱量再利用成本的因素是可能需要克服建筑限制，例如在舊建筑中，可能需要更高的熱回收溫度。

成本

應(yīng)權(quán)衡熱再利用的初始投資與持續(xù)成本，以了解用于熱回收的能源是否抵消了通過熱回收實現(xiàn)的節(jié)省。有時可以將熱廢料出售給特定用戶以產(chǎn)生收入并加快投資回報。數(shù)據(jù)中心和熱再利用系統(tǒng)的規(guī)模會影響成本和盈虧平衡點計算。由于電力成本增加，高溫應(yīng)用可能會變得不那么有吸引力，因此專注于低溫選項可能對項目成功更安全。當(dāng)然，這種評估需要逐案進行，因為盈虧平衡點會根據(jù)數(shù)據(jù)中心規(guī)模和可用熱量而變化。

監(jiān)管和環(huán)境情景

在歐洲國家，能源政策辯論的重點是放棄使用基于化石燃料的能源，轉(zhuǎn)向使用風(fēng)能、太陽能和氫能等可再生能源。最近，歐盟開始研究廢熱再利用，以將其添加到可再生能源結(jié)構(gòu)中。

根據(jù)修訂后的《能源效率指令》（EED），如果數(shù)據(jù)中心的總額定能量輸入為1MW或更高，則必須利用其廢熱，除非經(jīng)濟或技術(shù)上不可行。一旦成員國將其轉(zhuǎn)化為國家法律，該要求將適用。

然而，如果數(shù)據(jù)中心廢熱直接連接到區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)或周邊地區(qū)的其他網(wǎng)絡(luò)，則不需要進行檢查，因為《可再生能源指令》和《建筑物能源性能指令》旨在激勵這種做法。

服務(wù)和熱能再利用集成的力量

服務(wù)和維護在確保數(shù)據(jù)中心不間斷運行和有效利用熱量再利用應(yīng)用方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。事實上，數(shù)據(jù)中心活動的中斷不僅會影響運營，還會破壞熱量的產(chǎn)生，從而影響熱量的再利用潛力。這在高密度和液體冷卻設(shè)置中尤為明顯。

服務(wù)由不斷接受最新技術(shù)培訓(xùn)的熟練工程師提供，提供寶貴的數(shù)據(jù)收集和洞察能力。這些洞察可以轉(zhuǎn)化為可操作的信息，以優(yōu)化數(shù)據(jù)中心冷卻和熱再利用應(yīng)用。此外，服務(wù)通過改造機會增強了熱再利用的潛力。

此外，服務(wù)提供商可以定制和調(diào)試熱單元軟件，以在數(shù)據(jù)中心冷卻效率和熱量再利用之間實現(xiàn)最佳平衡。

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