Obsah
Prečo sa spotreba vody v dátových centrách stáva kľúčovou otázkou v oblasti infraštruktúry
Digitalizácia napreduje po celom svete obrovskou rýchlosťou. Cloud computing, umelá inteligencia (AI), vysokovýkonné výpočty (HPC), edge computing a aplikácie pre veľké dáta výrazne urýchľujú rozvoj moderných dátových centier. Zároveň neustále rastie výkonová hustota IT systémov. Moderné AI klastre s vysokovýkonnými servermi založenými na GPU generujú obrovské tepelné zaťaženie, ktoré je potrebné spoľahlivo odvádzať.
Zatiaľ čo v uplynulých rokoch bola pozornosť zameraná predovšetkým na energetickú efektívnosť dátových centier, do popredia sa čoraz viac dostáva ďalší kľúčový faktor: spotreba vody v chladiacich systémoch.
Mnohé moderné dátové centrá využívajú na odvod tepla chladiace systémy na báze vody, chladiace veže alebo hybridné chladiace riešenia. Hoci tieto systémy umožňujú dosahovať vysoký chladiaci výkon a nízke hodnoty PUE (Power Usage Effectiveness), zároveň spôsobujú značnú spotrebu vody.
Chladiaca voda sa tak čoraz viac stáva:
- jedným z nákladových faktorov
- regulátorskej otázke
- jedného z ukazovateľov ESG
- riziko pre prevádzkovú bezpečnosť
- téma udržateľnosti pre prevádzkovateľov kritickej infraštruktúry
Najmä v regiónoch, kde dochádza k nedostatku vody alebo rastú cenám vody, čelia prevádzkovatelia výzve, ako navrhnúť svoje chladiace okruhy tak, aby boli udržateľnejšie a efektívnejšie z hľadiska využívania zdrojov.
Rozširovanie dátových centier a centier umelej inteligencie výrazne zvyšuje spotrebu vody
Celosvetový rozvoj dátových centier v súčasnosti rastie exponenciálne. Predovšetkým aplikácie umelej inteligencie posúvajú nároky na výkon moderných dátových centier na novú úroveň.
Na vytvorenie GPU klastrov pre trénovanie a inferenciu umelej inteligencie potrebujete:
- extrémne vysoký výpočtový výkon
- vysoká hustota osadenia v racku
- výkonné chladiace systémy
- trvalo stabilné teplotné podmienky
V dôsledku toho stúpa:
- spotreba energie
- ako aj spotreba chladiacej vody
masívne.
Moderné dátové centrá s umelou inteligenciou dosahujú v niektorých prípadoch výkonovú hustotu presahujúcu 50–100 kW na rack. Tradičné vzduchové chladenie tu čoraz viac naráža na fyzikálne a ekonomické limity.
Dôsledok:
Koncepcie chladenia na vodnej báze naďalej získavajú na význame.
Medzi ne patria:
- Systémy chladiacich veží
- Odparovacie chladenie
- adiabatické chladiace systémy
- Hybridné chladenie
- vodou chladené systémy spätného chladenia
- Chladenie kvapalinou priamo na čipe
- Imersné chladenie
S rastúcim chladiacim výkonom však stúpa aj spotreba vody v zariadeniach.
Koľko vody skutočne spotrebuje dátové centrum?
Spotreba vody v dátovom centre vo veľkej miere závisí od:
- IT zaťaženie
- Klima
- Chladiaci systém
- Spôsob prevádzky
- Recirkulácia
- Kvalita vody
- Stratégia odkalovania
Ako technický ukazovateľ sa čoraz častejšie používa nasledujúci:
Účinnosť využívania vody (WUE)
Vzorec znie:
WUE = spotreba vody / energia na IT
Typické veľkosti:
| Chladiaci systém | Typická spotreba vody |
|---|---|
| Čisto vzduchové chladenie | ≈ 0 l/kWh |
| Hybridné chladenie | ≈ 0,2–0,7 l/kWh |
| Odparovacie chladenie / Chladiaca veža | ≈ 0,8–2,0 l/kWh |
Príklad výpočtu: Spotreba vody v dátovom centre s výkonom 10 MW
Dátové centrum s:
- 10 MW IT zaťaženie
- Prevádzka 24 hodín denne, 7 dní v týždni
- Odparovacie chladenie
Ročná produkcia:
10 MW × 8 760 hodín = 87,6 miliónov kWh energie pre IT
Pri spotrebe vody:
0,8–2,0 l/kWh
výsledná ročná spotreba vody je:
približne 70 000 – 175 000 m³ vody ročne
To zodpovedá:
- Milióny litrov vody denne
- značná spotreba čerstvej vody
- veľké množstvá odpadových vôd
- rastúcich prevádzkových nákladov
S celosvetovým rozširovaním dátových centier umelej inteligencie budú tieto objemy v budúcnosti naďalej masívne rásť.
Prečo dochádza k úniku chladiacej vody v dátových centrách
V bežných chladiacich systémoch dochádza k úbytku vody predovšetkým v dôsledku:
odparovanie
V systémoch chladiacich veží sa voda neustále odparuje, čím dochádza k odvodu tepla.
Odkalovanie (blowdown)
Na obmedzenie koncentrácie soli je potrebné pravidelne vypúšťať znečistenú cirkulačnú vodu.
Znečistenie a kontaminácia
Tuhé častice, korózia, biologické znečistenie a rozpustené látky zhoršujú kvalitu vody.
Chemické zaťaženie
Pri bežnej úprave chladiacej vody sa čiastočne používajú chemikálie, ktoré predstavujú problém pre moderné membránové systémy alebo nie sú v súlade s regulačnými požiadavkami.
Foto: Opätovné využitie chladiacej vody predstavuje najudržateľnejší potenciál optimalizácie v dátových centrách. Vďaka zariadeniam na recykláciu chladiacej vody je možné znížiť spotrebu vody v dátových centrách až o 90 %.
Inteligentná recyklácia chladiacej vody pre dátové centrá: zníženie spotreby vody, zvýšenie prevádzkovej bezpečnosti a dosiahnutie cieľov ESG
S celosvetovým rozširovaním cloudových infraštruktúr, dátových centier umelej inteligencie a vysokovýkonných výpočtových systémov masívne rastie dopyt po výkonných chladiacich systémoch. Moderné dátové centrá dnes dosahujú výkonovú hustotu niekoľkých desiatok kilowattov na rack a vyžadujú si vysoko stabilné chladiace infraštruktúry, aby mohli zaručiť bezpečnú prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni.
Okrem energetickej účinnosti sa do popredia dostáva čoraz viac ďalší kľúčový faktor: spotreba vody v chladiacich systémoch.
Najmä odparovacie chladiace systémy, chladiace veže a hybridné chladiace systémy spotrebúvajú veľké množstvá vody. Zároveň rastúce ceny vody, prísnejšie regulačné požiadavky a normy ESG vedú k tomu, že prevádzkovatelia musia svoje chladiace okruhy navrhnúť tak, aby boli výrazne efektívnejšie.
Práve tu prichádza na rad jedinečný systém recyklácie chladiacej vody od spoločnosti ALMAWATECH.
Recyklácia chladiacej vody pre dátové centrá: Maximálna recyklácia pri minimálnej spotrebe vody
Spoločnosť ALMAWATECH vyvíja integrované riešenia pre:
- Úprava chladiacej vody
- Recyklácia vody
- Úprava chladiacej vody
- Meracie a riadiace techniky
- digitálny monitoring chladiacich okruhov
Cieľom je maximálne opätovné využitie použitej chladiacej vody pri zachovaní stabilnej kvality vody a vysokej prevádzkovej bezpečnosti.
V konvenčných chladiacich systémoch dochádza k značným stratám vody v dôsledku odparovania a predovšetkým v dôsledku tzv. odkalovania (blowdown). Toto odkalovanie je nevyhnutné na reguláciu rastúcej koncentrácie solí, látok spôsobujúcich tvrdosť a nečistôt v chladiacom okruhu.
Bez vhodnej úpravy vody je preto potrebné neustále odvádzať veľké množstvá znečistenej vody a nahrádzať ju čerstvou vodou.
To vedie k:
- vysoká spotreba vody
- rastúcich prevádzkových nákladov
- zvýšené množstvo odpadových vôd
- dodatočné chemické zaťaženie
- narastajúci regulačný tlak
Špičkové systémy recyklácie chladiacej vody od spoločnosti ALMAWATECH túto vodu upravujú a opätovne ju vracajú do chladiaceho okruhu. Vďaka inteligentným technológiám úpravy je možné predĺžiť cykly koncentrácie a výrazne znížiť množstvo vypúšťanej vody.
Týmto spôsobom je možné:
- znížiť množstvo vypúšťanej vody až o 90 %
- Drasticky znížiť spotrebu čerstvej vody
- Výrazne znížiť množstvo odpadových vôd
- Minimalizovať straty vody
Najmä v prípade veľkých dátových centier s chladiacim výkonom niekoľkých megawattov to prináša obrovský potenciál úspor z ekonomického aj ekologického hľadiska.
Úprava vody pre dátové centrá: Stabilita a ochrana kritickej chladiacej infraštruktúry
Trvalo stabilná kvalita vody je nevyhnutná pre bezpečnú prevádzku moderných chladiacich systémov.
Nekontrolované chemické zloženie vody môže viesť k závažným problémom:
- Korózia v potrubiach a výmenníkoch tepla
- Zubný kameň a usadeniny vápnika
- Biologické znečistenie a mikrobiologické kontaminácie
- znížený prenos tepla
- rastúca spotreba energie
- Riziká výpadku kritickej infraštruktúry
Systémy spoločnosti ALMAWATECH nepretržite stabilizujú kvalitu vody a tým chránia celú chladiacu infraštruktúru dátového centra.
Používajú sa koordinované postupy na:
- Odstraňovanie tuhých častíc
- Zníženie obsahu rozpustených látok
- Stabilizácia chemického zloženia vody
- Optimalizácia obehu
Tým sa zlepšia:
- prenos tepla
- energetická účinnosť
- Životnosť zariadenia
- prevádzková bezpečnosť
- Intervaly údržby
Najmä v prípade dátových centier s umelou inteligenciou, ktoré vykazujú extrémne vysoké tepelné zaťaženie, sa kvalita vody stáva kľúčovým faktorom pre stabilitu prevádzky celého dátového centra.
Inteligentná meracie a riadiaca technika pre moderné chladiace okruhy
Vysoká miera recyklácie a stabilné prevádzkové podmienky sú možné len vďaka presnému monitorovaniu a inteligentnému riadeniu.
Spoločnosť ALMAWATECH na tento účel integruje modernú meracie, regulačnú a automatizačnú techniku do celého chladiaceho okruhu.
Neustále sa monitorujú okrem iného:
- vodivosť
- hodnota pH
- Tvrdosť vody
- obsah soli
- teplota
- Korózne parametre
- Riziká biologického znečistenia
- Straty vody
Digitálny monitoring umožňuje dynamické prispôsobenie:
- Miera odčerpávania
- Dopĺňanie
- Dávkovanie kondicionovacích chemikálií
- Prevádzkové parametre chladiaceho systému
Vďaka tomu je možné neustále optimalizovať spotrebu vody, používanie chemikálií a energetickú náročnosť.
Zároveň sa výrazne zvyšuje prevádzková spoľahlivosť celého dátového centra, keďže kritické zmeny je možné včas rozpoznať a automaticky regulovať.
Úprava chladiacej vody bez látok poškodzujúcich membrány
Kľúčovou súčasťou moderných systémov recyklácie vody je správna úprava chladiacej vody.
Spoločnosť ALMAWATECH vyvíja špeciálne prispôsobené programy na úpravu chladiacej vody pre moderné recyklačné a membránové systémy. Pri tom sa zámerne vyhýba látkam, ktoré poškodzujú membrány.
To prináša zásadné výhody:
- dlhšia životnosť membrány
- menšia náročnosť na čistenie
- stabilné recyklačné procesy
- vyššia dostupnosť zariadení
- spoľahlivé dodržiavanie regulačných požiadaviek
Vyvážená kombinácia úpravy vody, chemických prípravkov na úpravu vody a inteligentného riadenia umožňuje vysoko stabilný a udržateľný chladiaci okruh – všetko z jednej ruky.
Udržateľné dátové centrá vďaka inteligentnému recyklovaniu chladiacej vody
Spotreba vody v dátových centrách sa čoraz viac stáva kľúčovým ukazovateľom ESG. Prevádzkovatelia čelia rastúcemu tlaku, aby efektívne využívali zdroje a preukázateľne plnili ciele v oblasti udržateľnosti.
Inteligentná recyklácia chladiacej vody nielenže výrazne znižuje spotrebu vody, ale zároveň zlepšuje:
- Výkonnosť v oblasti ESG
- Efektívne využívanie zdrojov
- budúca istota z hľadiska regulácie
- Štruktúra prevádzkových nákladov
- Ukazovatele udržateľnosti
Pre moderné dátové centrá sa voda stáva strategickou otázkou v oblasti infraštruktúry.
Kto inteligentne recykluje chladiacu vodu, nielenže znižuje náklady a zaťaženie životného prostredia, ale zároveň vytvára dlhodobo odolnú, udržateľnú a perspektívnu infraštruktúru dátových centier.
Foto: Zariadenie na recykláciu chladiacej vody od spoločnosti ALMAWATECH. Na snímke je zachytená posledná fáza zariadenia na úpravu vody, konkrétne zariadenie na reverznú osmózu.
Všetko z jednej ruky: Udržateľná vodná technika pre moderné dátové centrá
Rastúca spotreba vody v moderných dátových centrách sa čoraz viac stáva kľúčovou výzvou pre prevádzkovateľov infraštruktúr v oblasti cloudu, umelej inteligencie a vysokovýkonného výpočtového výkonu. Zároveň rastú požiadavky na udržateľnosť, výkonnosť v oblasti ESG, dodržiavanie právnych predpisov a prevádzkovú bezpečnosť.
Na to, aby sa trvalo znížila spotreba chladiacej vody a zároveň sa zabezpečili stabilné chladiace procesy, nestačí optimalizovať jednotlivé komponenty izolovane. Rozhodujúci je komplexne zladený okruh chladiacej vody.
Presne tu prichádza na rad spoločnosť ALMAWATECH.
ALMAWATECH kombinuje:
- úprava vody
- Recyklácia chladiacej vody
- Meracie a riadiace techniky
- automatizácia
- Úprava chladiacej vody
- Strojárstvo
- optimalizácia procesov
v oblasti integrovaných komplexných riešení pre moderné dátové centrá a centrá umelej inteligencie.
Inteligentným spojením týchto technológií vznikajú vysoko stabilné a udržateľné systémy chladenia vodou, ktoré môžu výrazne znížiť spotrebu vody, množstvo vypúšťanej vody a prevádzkové náklady.
Zároveň sa zvyšuje prevádzková spoľahlivosť celej chladiacej infraštruktúry. Kritické faktory, ako sú korózia, usadzovanie vodného kameňa, biologické znečistenie alebo nestabilná kvalita vody, sú neustále monitorované a aktívne regulované.
Výsledkom sú:
- výrazne znížená spotreba čerstvej vody
- menšie množstvo odpadových vôd
- stabilná kvalita vody v chladiacom okruhu
- nižšie prevádzkové náklady a náklady na likvidáciu odpadu
- vyššia dostupnosť zariadení
- vylepšené ukazovatele ESG a udržateľnosti
Najmä v prípade veľkých dátových centier a centier umelej inteligencie to prináša obrovské ekologické a ekonomické výhody.
Záver: Budúcnosť udržateľných dátových centier začína pri spotrebe vody
Nasledujúca generácia moderných dátových centier sa už nebude hodnotiť výlučne na základe energetickej účinnosti a hodnôt PUE. S celosvetovým rozširovaním infraštruktúr umelej inteligencie, cloudu a vysokovýkonných výpočtov (HPC) sa spotreba vody stáva kľúčovým ukazovateľom udržateľnej infraštruktúry dátových centier.
Prevádzkovatelia čelia čoraz väčšej výzve:
- Efektívnejšie využívanie vodných zdrojov
- dodržiavať regulačné požiadavky
- dosiahnuť ciele v oblasti ESG
- Dlhodobo znižovať prevádzkové náklady
Inteligentná recyklácia chladiacej vody sa tak stáva kľúčovým prvkom udržateľných dátových centier.
Opätovným využitím veľkej časti použitej chladiacej vody je možné nielen výrazne znížiť spotrebu vody, ale zároveň aj výrazne zlepšiť environmentálnu bilanciu a hospodárnosť moderných chladiacich systémov.
Vďaka integrovaným riešeniam spoločnosti ALMAWATECH môžu dátové centrá:
- recyklovať až 90 % chladiacej vody
- Výrazne znížiť straty vody
- prevádzkovať udržateľnejším spôsobom
- zabezpečiť si stabilnú pozíciu z hľadiska regulácie do budúcnosti
Vďaka tomu sa úprava vody stáva nielen technickou záležitosťou, ale aj strategickou konkurenčnou výhodou pre moderné dátové centrá.
Analyzujte hneď teraz možnosti úspor pre vaše dátové centrum!
Až podrobná technická analýza chladiaceho okruhu často ukáže, aký je skutočný potenciál úspor vášho chladiaceho systému.
Spoločnosť ALMAWATECH pomáha prevádzkovateľom dátových centier znižovať spotrebu vody, optimalizovať chladiace okruhy a budovať udržateľnú infraštruktúru pre budúcu generáciu digitálnych systémov.
Viac informácií o našich riešeniach v oblasti recyklácie a úpravy chladiacej vody pre dátové centrá nájdete na:
Foto: Fotografia jedného z našich zariadení na recykláciu chladiacej vody v elektrárni. Z úspor vody neprofitujú len dátové centrá!
Vaši odborníci na recykláciu chladiacich veží – priamo dostupní
Frank Kuntze
Senior expert v oblasti úpravy chladiacej vody
Maksim Neubauer
Vedúci oddelenia opätovného využívania vody
