区域能源在美国稳步增长，可以轻松帮助数据中心快速、低成本地实现更大规模的废热利用目标。

Nortek Air Solutions 渠道销售集团副总裁 Kris Holla 解释了废热利用或热回收如何进一步推动数据中心对能源效率的追求，并改变行业作为高能耗消费者的声誉。然而，并不是所有的数据中心冷却技术都适合余热回收。

Nortek Air Solutions 渠道销售集团副总裁 Kris Holla

数据中心的余热回收不仅是一种新兴趋势，而且已经得到鼓励，在某些情况下，还受到政府的强制要求。不幸的是，并非所有当前的数据中心都采用最能优化这一趋势的冷却技术。

对数据中心提出的最大投诉之一是它们是能源猪。然而，现在的趋势指向废热利用。能源再利用效率 (ERE) 等新概念使数据中心有机会成为能源供应商，而不仅仅是用户。在过去的几十年里，数据中心已经在可持续发展方面取得了巨大的进步，电力使用效率 (PUE) 和用水效率 (WUE) 都显着降低。因此，废热利用只是数据中心运营商实现未来净零能耗目标的重要一步。

北欧国家已经通过拒绝数据中心大厅服务器废热进入区域能源系统进行再利用来实施这种新的可持续性。例如，斯德哥尔摩的数据园区希望到2035 年利用数据中心的余热为城市 10% 的区域供暖 。这不是异常。整个斯堪的纳维亚半岛、德国和其他地方都在进行其他废热利用。

美国尚未与欧洲相提并论，但加利福尼亚已迈出了第一步，并将在其第 24 条中强制要求数据中心进行废热回收。预计其他州最终也会效仿。这是数据中心行业必须提高电力和水的可持续性的另一个例证，否则政府将转而对其进行 监管。这可能会限制行业现在在位置选择、冷却系统方法和许多其他决策方面享有的自由，这些决策应该只由数据中心行业专家而非立法者做出。

未来的数据中心项目可以借鉴亚马逊和北欧国家的经验，但必须在新建筑或改造的冷却系统设计阶段纳入废热回收。

废热利用的概念也在美国随机出现，主要是适度的努力。圣母大学正在利用数据中心的废热为校园温室供暖。在另一个例子中，雪城大学的数据中心将多余的冷热水分别传输到附近的建筑物用于空调和供暖。

虽然这些小规模的例子令人鼓舞，但美国数据中心余热利用的未来可能最受地区能源当局的欢迎。国际区域能源协会 (IDEA) 总裁兼首席执行官罗伯·桑顿 (Rob Thornton) 表示，区域能源在美国各地稳步增长，可以轻松帮助数据中心快速、廉价地实现更大规模的余热利用目标。“2018 年，IDEA 成员组织报告了 2018 年 北美174 座客户建筑的新承诺或更新，总计 64,021,207 平方英尺的建筑空间用于区域能源服务，而 2017 年为 190 座建筑和 50,028,785 平方英尺. 自 1990 年开始自愿报告以来，2018 年北美总面积增加了 64,021,207 平方英尺，使北美的总面积达到 865,692,809 平方英尺。（见下图 A）

区域能源系统可以成为数据中心废热的接收者。（照片：国际区域能源协会）

IDEA 还报告说，北美目前有940多个 区域能源系统 在城市、社区、校园、军事基地、机场和医疗保健中运行。虽然美国城市和校园的许多区域供热系统在分配中使用蒸汽，但系统扩展和新建通常会部署中温或低温热水系统进行区域供热。来自数据中心的热输出或余热可以被当地区域能源系统用作集成热源、蒸汽系统的预热资源或新区域能源集群的主要资源。

亚马逊位于西雅图市中心丹尼三角区的总部园区就是一个很好的利用数据中心余热利用的例子 在一个重大的规模。简而言之，亚马逊的建筑园区接收从位于主要街道对面的邻近建筑中回收的废热，该建筑拥有 34 层数据中心大厅。来自大楼数据中心部分的回水通过地下换热器和热回收厂在街道下运行，为亚马逊园区的三座 37 层高层建筑、一座 16 层中层设施和一个会议中心。数据中心区域的功能类似于满足亚马逊需求的小型区域能源公用设施。安排也是互惠的。来自亚马逊园区的后加热水被送回冷却并重新进入数据中心部分，以冷却 IT 设备并重新开始循环。

未来的数据中心项目可以借鉴亚马逊和北欧国家的经验，但必须在新建筑或改造的冷却系统设计阶段纳入废热回收。并非所有数据中心冷却系统都足够有益或有效，可以以最小的热损失提取最多的浪费能源。例如，空气冷却在废热回收方面不如液体冷却有效。液体传输能量的效率是空气的 10 倍，因此液体冷却是最好的方法，因为它的设计固有地结合了用于回收热量的冷却水回路。

使用膜式换热器（树干）的间接蒸发冷却技术具有许多可持续性的分支；热回收是从一开始就应该设计到项目中的一个分支。（照片：StatePoint—Nortek Air Solutions）

直接蒸发冷却和其他技术通常使用空气分配到数据中心，这对于废热回收效率不高。此外，现有的空气冷却数据中心发现难以通过直接或间接蒸发冷却来利用废热回收趋势，因为这些系统中的大多数都需要昂贵的附加设备，例如热回收盘管和循环水循环。此外，强制热回收盘管还需要有动力的风扇，这进一步降低了数据中心的整体效率。

用于废热回收的最有效的数据中心冷却方法是使用称为 StatePoint 的半渗透交换器 (SPEX) 技术的间接蒸发冷却。这种方法已经有一个内置的循环水循环，可以将热量传递到区域能源系统。然而，除了废热回收之外，还有其他好处。SPEX 间接蒸发冷却使用获得专利的微孔膜，帮助系统在 ERE、PUE 和 WUE 方面优于其他液体冷却替代方案。这种新的液体冷却方法已经过实验室测试。它已被证明是当今可用的最具可持续性的数据中心冷却技术之一，因为它有可能将液体冷却水和电力消耗分别减少多达 90% 和 60%。

半渗透交换器 (SPEX) 使用微孔膜进行热交换，将水与空气完全分离。（插图：StatePoint—Nortek Air Solutions）

使采用 SPEX 技术的间接蒸发冷却成为废热回收的理想选择的原因在于，它在使用 ASHRAE A1A 温度裕量的数据中心内具有 104°F 至 107°F（40°C 至 42°C）的高回水温度。回水集管既可以将水送回间接蒸发冷却器，也可以将其转为热

循环系统压降最小的回收热交换器（见上图）。附加热泵可以帮助将温度从 104°F 范围提高到更合适的 140°F (60°C)，以发送到区域能源系统或其他一些外部用户。将废热输送到区域能源系统实际上使间接蒸发冷却系统本身更加高效，因为它将热量排到别处，而不是内部。所有这些因素结合在一起，使该系统成为优化废热回收效益的最佳数据中心冷却概念。此外，未来的热回收用户将更喜欢这种方法，因为水在其自己的专用回路中与空气分离，进而不会污染区域能源系统的水。

数据中心巨大的IT设备热量输出与余热回收的趋势是相辅相成的。总有一天，能源行业将不再将数据中心行业视为能源猪，而是招募他们为他们的区域能源系统提供热量。

Kris Holla 是Nortek Air Solutions渠道销售的集团副总裁 。