数据中心是世界上最大的能源消耗者之一，其通常消耗的能源是同等大小办公楼的50倍。由于种种原因，有关全球数据中心消耗的能源总量的统计也有很大差异。根据美国能源部下属的能源效率和可再生能源办公室最近公布的数据估计，美国的数据中心耗电量约占美国总用电量的2%，随着我们对信息技术的持续依赖，预计这一数字还会继续增长。
在世界其他地区，这一比例甚至更高。据报道，新加坡数据中心的用电量约占该国总用电量的7%。在全球范围内，数据中心的用电量占总用电量的3%。有报道称，数据中心的温室气体排放量约占全球温室气体排放量的5%。由于数据中心消耗的能源量巨大，即使是对其能源效率的微小改进也会对环境产生重大影响。
浸没式液冷会是数据中心的发展方向吗？
近年来，尤其是随着加密货币和高性能计算的出现，浸没式液冷得到了很多关注。有两种类型的浸没式液冷方式，单相（1-PIC）和两相（2-PIC）。单相浸没式液冷是介电冷却液在整个冷却过程中保持液体状态；两相浸没式液冷是介电冷却液在冷却过程中状态改变、迅速蒸发成气体。浸没式液冷高效表现的基本原理是，液体是比空气更好的能量导体。例如，液态水的导电性是空气的22.4倍。虽然这两种浸没式液冷技术可以使得数据中心摒弃计算机房空气处理机组和计算机房空调装置的使用，并且为摒弃冷却机组的使用带来了可能性，但两种类型的浸没式液冷都有其特定的优势。两相浸没式液冷的初始成本较高。然而，当考虑总拥有成本（TCO）时，两相浸没式液冷更有利，因为它的局部电能利用效率（pPUE）略低。对于两相浸没式液冷来说, 1.02 - 1.05的年度pPUE（取决于气候）是可能实现的，而对于单相浸没式液冷来说，这个数字就基本会是1.03 - 1.07。与单相浸没式液冷相比，两相浸没式液冷的一些其他优点是：更高的冷却密度（每个机架单元更高的kW），这使得每个机架能够容纳更高的容量（每个机架超过250kW），并且能够消除对冷却液分配单元（CDU）的需求。
两相浸没式液冷方式将服务器浸泡在沸点相对较低的氟碳介电冷却液中。这种液体与服务器板持续接触，热量使冷却液沸腾，通过相变产生气态蒸汽，因此称为两相。该气体随后通过位于密封机架室顶部的水冷冷凝器盘管，冷凝回液体。之后，冷凝的液体返回到机架室底部的液体中，继续重复冷却过程。
单相浸没式液冷方式中，服务器通常浸没在类似矿物油的烃基介电冷却液中，冷却液沸点相对较高。与两相浸没式冷却相同的是，服务器主板也持续与冷却液接触。但单相方式中的冷却液不沸腾，它保持液体状态，通过泵送液体通过IT负载的散热器，然后通过冷却液分配单元中的热交换器，以强制流动的方式对冷却液进行冷却。因此得名“单相浸没式液冷”。
两种液冷方式均可在不干扰和关闭同一液槽中其他设备的情况下，对其中的服务器进行取出和维护。在取出时，两相浸没式液冷方式中使用的冷却液将会蒸发，并在系统内的盘管上凝结，从而减少冷却液损失。使用两相浸没式液冷方式的服务器一旦取出就可以立即进行维护工作。两相系统的液体损失量通常为每年低于2%。使用烃类液体的单相浸没式液冷方式，服务器取出后首先需要清洗站来清除服务器上多余的液体，然后才能进行维护工作。
随着局部电能利用效率（pPUE）的逐渐接近，浸没式液冷无疑是最可持续和最节能的数据中心冷却方法。当前市场对于环境、社会和企业治理（ESG）的关注度高，浸没式液冷显示出诸多前景，并且很可能是数据中心冷却的未来。
提高展数据中心的环境参量（温度和湿度）会是可行的降低能耗解决方案吗?
这是肯定的。提高数据中心的环境参量正逐渐成为业界所接受的减少耗电量的解决方案。简单地说，通过提高温度参量和放宽湿度范围，可以减少数据中心的机械冷却能耗。
历史上，数据中心对其工作温度和湿度都有严格的要求，通常温度范围为20°c-22°c，湿度范围为40% -55% RH。由于冷却要求的增加，这导致了不必要的能源浪费。在过去，扩大运行环境参量对信息技术设备的影响并没有得到充分的研究和理解。得益于Facebook、英特尔和The Green Grid等公司的研究，再加上美国采暖、制冷与空调工程师学会（ASHRAE）最新发布的数据，调高参量对于信息技术设备可靠性和服务可用性的影响已被确认不像之前认为的那样不利。
新的美国采暖、制冷与空调工程师学会（ASHRAE）数据建议A3类设备供应商将设备工作的环境温度提高到40摄氏度。实话实说，即使信息技术设备有所进步，允许它们在更高的温度下运行确实会增加它们的故障率，但事实证明，这并不明显。但这要在ASHRAE建议和允许的指导方针之内。当然，数据中心在较高温度下运行时，还需要考虑其他因素。其中包括工作人员的健康和安全，与服务器风扇功率有关的能源利用效率不规律性，以及气流优化等。假设服务器的平均更换周期为三到五年，那么由于温度和湿度升高而导致的故障率增加可能是一个没有实际意义的问题，因为设备通常会在出现故障之前被更新的技术所取代。
电池储能系统(BESS)会是柴油发电机的可行替代品吗?
据估计，目前全球数据中心行业中有超过20千兆瓦的备用柴油发电机在使用中。多年来，我一直在宣传用电池储能系统（BESS）取代柴油发电机的好处。2019年9月，在美国达拉斯举行的关键设施峰会（Critical Facilities Summit）上，我与Michael Fluegeman共同发表了题为“备用电源：来自UPS、能源存储和电动汽车技术的新方法”的演讲。在那次演讲中，我们讨论了几十年来柴油发电机是如何为关键设施提供长期备用电力的。它们对环境的长期负面影响是有据可查且不可否认的。由于整流器/充电器、逆变器、高速电源开关、控制系统以及新电池技术成本和性能的提高，我们现在有了可行的替代方案。目前，锂电池主导着BESS行业，人们对其利弊有着激烈的讨论。它们价格昂贵，不适合完全满电或放电，对高温极其敏感，而且十分易燃。
据估计，目前全球数据中心行业中有超过20千兆瓦的备用柴油发电机在使用中。多年来，我一直在宣传用电池储能系统（BESS）取代柴油发电机的好处。2019年9月，在美国达拉斯举行的关键设施峰会（Critical Facilities Summit）上，我与Michael Fluegeman共同发表了题为“备用电源：来自UPS、能源存储和电动汽车技术的新方法”的演讲。在那次演讲中，我们讨论了几十年来柴油发电机是如何为关键设施提供长期备用电力的。它们对环境的长期负面影响是有据可查且不可否认的。由于整流器/充电器、逆变器、高速电源开关、控制系统以及新电池技术成本和性能的提高，我们现在有了可行的替代方案。目前，锂电池主导着BESS行业，人们对其利弊有着激烈的讨论。它们价格昂贵，不适合完全满电或放电，对高温极其敏感，而且十分易燃。
与柴油发电机相比，BESS的优点很多。柴油发电机在排放、噪音和燃料储存方面都受到越来越严格的管制，它们还需要进行定期测试、运行以及维护，以确保可靠性。相比之下，BESS速度快、可靠、几乎无需维护、不需要燃料储存、安静、环保，并且可以使用20年或更长时间。
2020年7月，微软宣布将在2030年之前消除对柴油的依赖。同年12月，谷歌宣布他们将在比利时的一个数据中心使用大型BESS来取代柴油发电机。2024年3月，Facebook的母公司Meta宣布成立一个小组来衡量使用大型BESS的排放效益。最近，微软宣布，他们将安装新公司Ambri生产的高温“液态金属”电池，作为其一个数据中心的备用电源，但没有透露容量和位置。2021年5月，Ambri与数据中心提供商Terascale合作，在Tahoe Reno工业中心（Tahoe Reno Industrial Center）提供250MWh的可再生能源电池储能。
Ambri由麻省理工学院材料化学教授Donald Sadoway创立，微软创始人比尔·盖茨是他们的最大股东。液态金属电池系统显示出巨大的潜力，有望取代锂电池、在更大规模的BESS系统中安装。在一个密封、绝缘、正极化的不锈钢外壳内，锑和钙合金元素与固体盐电解质结合，顶部有一个负极。然后将其加热到500摄氏度，此时金属和电解质会熔化。放电过程产生热量，消除了外部热源的需要。液态金属电池的效率高达80%，并且能够经历数万次充放电循环，几乎没有老化或效率下降，因此很容易超越锂电池。此外，与锂电池不同，它们的高工作温度不需要冷却，使其适合任何气候。就安全性而言，液态金属电池也没有那些困扰锂电池的安全问题。
数据中心行业正在经历变革，也有能力在全球变暖气候问题上推动有意义的改变。这些只是我们在实现可持续发展目标的过程中需要关注的环境友好数据中心的一些趋势。
