积水成渊——数据中心用水效率分析

　　现在人们一提起数据中心，首先想到的关键词是PUE(数据中心电力使用效率的衡量指标)，由此可见人们对数据中心电力资源的重视程度。而另外一种资源水，却往往被人们所忽视。

　　水，在中有这样一句解释：“水(化学式：H2O)是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分”。水也被称为人类生命的源泉。

　　同样，对于数据中心来说，水好比人的血液。水出了问题的数据中心是无法正常运营的。那么，在数据中心有哪些地方会用到水呢?接下来我们以腾讯某数据中心为例做详细说明。

　　腾讯某数据中心的制冷系统是国内少有的大型水冷系统，冷却水侧配有开式冷却塔和冷却水加药装置;末端是冷冻水型精密空调、AHU和高压微雾加湿设备;配电侧还有大型柴油发电机组。所以该数据中心用水情况如下：

　　冷却水蒸发汽化，从而间接的带走机房内服务器产生的热量。这是水冷型数据中心耗水量的主要部分之一。

　　由于腾讯某数据中心采用开式冷却塔，而且水温较高，所以必须对冷却水系统来进行加药，防止冷却水系统结垢、细菌滋生、管壁淤泥附着。加药的同时必须要配合冷却水的排污来控制冷却水浓缩倍数。否则达不到水处理的效果。这也是数值中心耗水的主要部分之一。

　　该数据中心所在地区冬季湿度较低，机房内湿度没办法保证，必须依赖加湿设备维持机房内湿度。

　　该数据中心采用高压微雾的加湿方式，所以对加湿水质有很高要求。在高压微雾前端有两道水过滤装作，一个树脂过罐，对市政水做第一次过滤，一个是反渗透装作，做第二次过滤。单支膜产水量一般为15%-18%.

　　冷冻水系统一般均为闭式系统，但管路上、水冷空调前端也会安装水过滤器或反冲洗装置，都是需要定期拆卸清洗的，所以会有少量冷冻水损失。另外，该数据中心有一个1000+m3的蓄冷罐，蓄冷罐顶端直接与大气相连，会有很少一部分水蒸发。所以还是有一部分冷冻水消耗。

　　该数据中心的冷却塔为开式冷塔，所以冷塔塔盘会有很多淤泥和杂物等，需要对塔盘做定期清洗。

　　腾讯某数据中心用水情况，我们选取了夏季和冬季各一周的时间，分析各用水数据及所占比例，如下图所示：

　　由此可见，季节不同，数据中心各项用水比例会发生明显变化，但主要用水项为：冷却水蒸发、冷却水排污、设施维护及加湿用水。数据中心电力使用效率有PUE作为衡量指标，那用水效率用什么来衡量呢?请往下看

　　即数据中心水资源全年消耗量(数据中心机电设施全年用水量，包括加湿、冷却塔补水等全部设施全年耗水量)与数据中心IT设备全年消耗电量的比值，单位为L/kwh，以此作为衡量数据中心水使用效率的指标。

　　在冷机开启的时间段内，提高冷却水温度，不仅仅节省冷塔风扇做功消耗的电量，而且还会使水蒸发量有所减少。

　　在冬季板式换热器开启的时间段，提高冷冻水供水温度，使冷却水温度提升(板换开启后冷却水直接给冷冻水降温)，蒸发量也有所减少。

　　一般的数据中心机房内相对湿度保持在40%-60%之间。而腾讯某数据中心采用的是ASHRAE 2008的标准，其低端和高端湿度用露点温度来衡量，分别是5.5℃和15℃，转换成含湿量在5.5g/kg-10.6g/kg之间，腾讯某数据中心内服务器送风温度一般维持在26℃1℃，换算成相对湿度范围为26%-51%.所以腾讯某数据中心加湿设定都比较低。

　　冷却水做水处理加药，必定要配合着排污，来控制冷却水的浓缩倍数，从而控制冷却水中钙镁离子的含量，延缓管道及设备结垢。那么浓缩倍数控制在多少合适呢?正常的情况做水处理的厂商会建议4倍浓缩倍数，跟进每周检测补充水的电导率调整冷却水排污电导率设定值。由于冷却水排污量比较大，我们一致在尝试逐步提升排污电导率设定，目前我们控制冷却水浓缩倍数在5倍左右。

　　举个例子，腾讯某数据中心有一项例行维护是冷塔清洗，最初的清洗频次为每月一次，但后来由于冷却水系统做了加药处理后，清洗频次修改为累计运行2个月后清洗，这样的安排后就更加合理。不仅仅节省了人力成本，也提供了数据中心用水效率。

　　数据中心的可持续发展不仅仅有PUE这一项标准，还有WUE、CUE(carbon usage effectiveness)碳使用效率等等，未来可能还会有xUE(未知资源使用效率)。虽然在现有的数据中心的经营成本中，水费的占比并不大，但本着对保护自然环境负责的态度，我们会一如既往地珍惜水资源，在可持续发展的道路上坚定不移。

　　在我国已有不少数据中心开始采用模块化数据中心的建设模式，有些甚至步子迈得更大，采用预制模块化的方式。在该数据中心的建设过程中，其电力、制冷、通信电缆和相关的环境监控等都预先部署在一个框架上，类似积木，预先完成测试，然后将这个框架直接部署到数据中心，这样数据中心的建设就如同搭积木，从而加快部署。

　　PUE是目前测量能源效率的唯一方法，并没有标准化的方法来计算，所以这个结果并不一定那么可怕。但这个根据结果得出，数据中心效率比我们以前认为的更低。UptimeInstitute去年对1100名数据中心用户进行了一项调查，结果发现平均PUE为1.8到1.89，而2007年该公司的调查的最终结果为2.5，这表明数据中心效率有所增加。

　　鉴于刚刚过去的十月份被数据中心业界宣传推广为节能宣传月(EnergyAwarenessMonth)，同时世界能源日(WorldEnergyDay)也于10月22日正式举行，能源效率问题再一次成为了许多数据中心管理人员所非常关注的话题。虽然对于跨诸多行业的专业技术人员来说，能源效率都是一个很重要的考虑因素，但对其真正引起格外的重视的还当属数据中心市场尤其是云计算供应商、托...