如何利用数据中心的余热

数据中心还能既养鱼又种菜？近年来，越来越多的数据中心开始尝试将余热利用起来，比如日本的白色数据中心种菠菜养鳗鱼，挪威的数据中心养龙虾，还有些数据中心结合市政设施给临近数据中心的办公楼宇供暖。相比让这些余热白白浪费，能够把服务器产生的废热回收再利用，将是未来数据中心“双碳”发展的必然趋势。

　　我国数据中心余热浪费严重、市场尚未开发

　　在日常生活中，我们都有这种经历电脑用久了会烫手，这就意味着机器在运行过程中会产生大量的热。同理，我们可以想象一下，数据中心有成千上万台的服务器，如果昼夜不停地工作也会产生大量余热。如果能将这些余热提取，保证其产热稳定且热量大，那这些热可用于加热生活用水、供暖，或满足其他需求。

　　我国北方冬季漫长且寒冷，将余热回收用于区域供暖具有广阔的市场前景和节能意义，不仅能帮助居民降低取暖费用，还能减少因使用化石燃料产生的二氧化碳对大气的污染。除此之外，余热回收产生的耗能不计算在数据中心总耗能中，因此会相应的减少数据中心制冷系统的散热负荷，从而有效降低PUE值，既提升了企业的品牌价值，也为我国零碳事业的发展做出贡献。按我国现有的数据中心规模估算，我国北方地区数据中心的可回收余热总量约10GW，理论上可支持3亿平方米建筑供暖。比如，腾讯天津数据中心采用余热回收技术，将DC1栋机房服务器产生的热量回收，通过热泵把市政管网里的水加热到55℃，直接用于办公楼供暖。根据官方提供的数据显示，其提取园区1/40热量即可满足办公楼采暖需求，每年可节省采暖费50余万元，减少能耗标煤量达1620.87吨，相当于减少约4000吨二氧化碳排放，等效于种植7.2万棵树。

　　根据国家能源局数据统计，2020年我国数据中心耗电量超过2000亿千瓦时，相当于三峡大坝两年的发电量。而数据中心有一半的用电量被消耗在服务器的散热上，这也是数据中心产生高能耗的重要原因。目前，我国大约有8万座数据中心，大部分数据中心将其产生的余热直接排放到空气中，余热回收情况不理想，浪费巨大。根据笔者收集到的信息，目前，余热回收利用系统应用案例仅有阿里巴巴千岛湖数据中心、腾讯天津数据中心和中国电信重庆云计算基地等寥寥数家企业。可以说我国余热利用领域几乎是一片空白。

　　根据国网能源研究院的数据显示，到2030年我国数据中心用电量将突破4000亿千瓦时，占全社会用电量的比重为3.7%。数据中心能耗与日俱增，届时余热排放量也将水涨船高。因此，数据中心的余热回收也急需提上日程，余热回收是数据中心绿色转型的重要一环，对于我国2030年实现碳达峰的目标具有重要意义。

　　我国数据中心余热利用不足的原因

　　就现阶段而言，我国数据中心余热利用存在很大的空白，总体利用情况不理想。既然余热回收利用对企业和社会都有好处，为什么应用的企业却屈指可数呢？笔者认为主要有以下几个方面的原因：

　　（一）缺乏政策规范和指导。我国尚未发布数据中心余热利用相关的规范及指导方案，数据中心余热利用的质量和规格参差不齐，这也一定程度上增加了余热回收在数据中心普及的难度。

　　（二）投资成本高、回收期长。现阶段，余热回收利用建设基础设施投资成本较大，投资回收期一般在5年以上。而且在安装余热利用设施时需要企业部分停工停产、延长项目交付时间，这样会直接影响企业的经济效益。如此耗时耗力，也是很多企业望而却步的原因之一。

　　（三）余热回收系统安全运维复杂。某些行业对于数据中心的稳定性要求较高，比如金融交易系统，其对安全性的需求要高于节能需求。如果贸然增加数据中心余热回收设备，不仅对其业务部署没有益处，反而很可能加大出现故障的概率，故障损失修复带来的负面影响足以抵消长期节能带来的收益。

　　（四）数据中心地理位置偏僻。数据中心回收的余热最为理想化的利用是为附近的居民提供生活供热，而数据中心大多建在远离市区人口稀少的地方，余热利用的价值不大。如果想利用，还要建设长途运输管道等设备，这又将加大投资成本。所以，这也是目前我国数据中心未普及余热回收利用技术的一大原因。

　　数据中心余热利用的几点建议

　　（一）国家加大政策扶持力度。虽然近两年有关数据中心建设的政策文件不少，但总体而言，余热回收利用相关政策仍然不多。数据中心余热回收利用投资成本高，回收周期长，企业在安装回收设备时需要较长时间的停工停产，如果国家能够给予一定的资金支持，可以很大程度上缓解企业的经济焦虑。对第一次使用余热利用技术的企业给予奖励或者补贴，将会进一步鼓励更多的企业参与余热利用的建设中来。

　　（二）建立余热利用标准体系，加大技术创新。首先要制定完备的数据中心余热利用标准体系。建立数据中心余热利用技术的产品质量标准，以及覆盖设计、施工、验收和使用维护全过程的建设标准规范。其次加大对数据中心余热利用技术的研发。联合数据中心用户、余热利用解决方案提供商和行业协会等成立数据中心余热利用技术工作组。探索余热利用技术解决方案，解决数据中心余热利用技术发展中的痛点问题。

　　（三）完善余热回收利用产业链。比较而言，西方国家数据中心余热利用起步较早，已形成固定的利用模式。早在2010年，欧美地区就有国家开始回收数据中心余热用于市政供暖，特别是气候较冷的北欧国家，如瑞典、丹麦、芬兰等国，其余热回收利用产业链完整，拥有专业从事数据中心余热回收的节能服务公司，在取热效果、热能输送等方面具有全球领先的技术，已取得良好的经济效益。出售余热甚至成为某些IDC运营商的固定收入来源，比如，联合爱迪生公司销售的热量为0.07美元/千瓦时，其1.2mw数据中心产生的余热可带来每年超过35万美元的收入，这对运营商而言是非常高的财务激励。除此之外，像苹果、IBM、谷歌等欧美巨头公司运营的数据中心均有余热回收利用的成功案例可以为我国IDC运营商提供借鉴和参考。

　　虽然数据中心行业现在还是这个样子，主要的热以风和水的形式散发到大气当中去了，可是笔者相信随着政策的不断完善和技术的不断更迭，我们一定有一天可以实现这个样子，在边缘部署的数据中心哪怕只有几个机柜，在非常寒冷的地区，通过余热利用技术，也可以温暖一大片的家庭。