冷却系统在数据中心的耗电量中占有重要地位，大约40%的电费用于散热。而除了高昂的成本，冷却对于环境的影响也不容忽视。在电网负担加重、全球碳排放需要大幅减少的情况下，节省的每一瓦电能都非常重要。
“免费冷却”（Free Cooling）早已被视为一种可行方法，通过利用现有的冷源（如低温环境），而非使用冷却机组来为数据中心降温。在低密度机架以及较冷气候地区的设施中，尤其是冬季，外界温度足以胜任冷却任务。
但随着机架密度的提高和热浪时间的延长，研究人员和运营商越来越多地转向自然水体来实现冷却。例如，数据中心巨头Digital Realty就在其马赛（Marseille）数据中心中采用了河流冷却技术。这一冷却解决方案耗时两年半部署，涉及3公里的地下管道和27台热交换器。系统从一个名为“La Galerie de la Mer”的地下水道中引水，该水道建于19世纪，用于收集和引导旧矿区的雨水。水道中的水全年保持在15°C（59°F）的自然温度，通过热交换为数据中心提供冷却。
这一技术已被应用于Digital Realty的MRS2和MRS3设施，同时也计划用于在建的MRS4和MRS5项目。整个系统耗资约1600万美元。当被问及这一系统的价值时，Digital Realty的首席数据中心技术与工程官Lex Coors表示，这主要体现在经济效益和可持续性两方面：“首先，我们考量了能源价格的走势以及未来的预期变化。当时能源成本相对较低，但价格波动和不稳定性已开始显现。同时，我们也有企业社会责任计划，但我们不会投资毫无意义的项目——这对我们和环境都不好。”在能源成本之外，欧洲对数据中心能源效率的要求也在提高。例如，阿姆斯特丹早年间就强制所有数据中心达到1.2以下的PUE（电源使用效率）。如今，德国的相关法规也开始实施，而欧盟能源效率指令则更进一步，要求在政策与投资决策中优先考虑能源效率。Lex Coors表示，这些因素促使Digital Realty在马赛采取了更高效的冷却方案。尽管马赛气候温暖，无法达到PUE 1.2以下的标准，但新方案每年可节省约18400 MWh电能，并减少795吨二氧化碳排放。未来，该系统的热水还计划为Euroméditerranée城市供暖网络提供热量，为50万平方米的办公楼和住宅供暖。Nautilus是一家以“漂浮数据中心”闻名的公司，其水冷技术支持多种水体，包括海洋、湖泊、河流，甚至污水处理厂。然而，这些系统必须根据水源的具体特性定制。例如，在加州圣华金河上的数据中心项目中，Nautilus与Intake Screens Inc（ISI）合作，为水体中的濒危鱼类设计了特殊的进水装置。整个系统确保水体的温升不超过4华氏度，且没有水被蒸发或消耗。此外，水流中的微生物无法附着于管道，避免了化学物质的使用，从而保护了当地生态环境。
Nautilus的CEO Rob Pfleging强调：“我们的技术不仅关注能源效率，也重视水生生态保护。”Nautilus的水冷系统兼具开环和闭环设计——外部水源与内部冷却回路之间通过金属板进行能量传递，两者的液体永不接触。这种设计减少了泄漏风险，提高了系统效率。尽管自然冷却在许多场景下表现出色，但并非万能。例如，水体温度过高或流动性不足的地区可能无法有效应用。Pfleging指出：“如果你想在尼罗河边建数据中心，我们不会接受，因为那里的水几乎像个热水池。”不过，在某些高温环境中，水温上升远比空气温度慢，因此仍然可能提供有效冷却。数据显示，全球约80%的人口居住在距离水体不到1公里的范围内，这为自然冷却的应用提供了巨大潜力。尽管它无法解决所有数据中心的冷却问题，但显然是一个重要且触手可及的解决方案。
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