如何保護數據中心免受全球熱浪影響？

隨著全球熱浪頻率的增加，技術基礎設施的關鍵部分正在越來越頻繁地受到影響……
 

如何保護數據中心免受全球熱浪影響？

 

氣候變化給一個意想不到的地方帶來了麻煩：數據中心的運作。隨著全球熱浪頻率的增加，這些關鍵的技術基礎設施正在越來越頻繁地受到影響，威脅到互聯網的基礎元素。

 

7 月，當英國經歷超過 40 攝氏度的創紀錄高溫時，谷歌和甲骨文位于倫敦的數據中心被迫離線。熱浪使他們的數據中心冷卻系統無法使用，并導致許多客戶的網站中斷。而谷歌中斷影響了整個歐洲的 WordPress 托管網站。

 

這些冷卻系統旨在調節服務器和其他數據中心設備散發的熱量。但是，當內部熱量遇到熱浪的外部高溫時，冷卻系統就會不堪重負，無法正常工作。因此，重要的數據中心設備過熱并熄火。

 

隨著熱浪席卷秋季，科技公司的 IT 運營面臨長期中斷。根據Twitter 前工程副總裁 Carrie Fernandez 的一份公司備忘錄， 9 月，當高溫導致其薩克拉門托數據中心中斷時，Twitter 發現自己處于“非冗余狀態” 。她稱這一事件“史無前例”，并表示熱浪導致“物理設備完全關閉”。

 

盡管熱浪在全球范圍內成為普遍現象，但 Twitter 等公司對酷熱可能對科技行業造成的破壞準備不足。Twitter 前安全負責人 Peiter “Mudge” Zatko 在 8 月份的一份舉報披露中透露，Twitter 因“數據中心冗余不足”而面臨風險。他警告說，“少數數據中心暫時但重疊的中斷”可能導致 Twitter 被“離線數周、數月或永久”。既然 Elon Musk 已經收購了 Twitter 并解雇了大量員工，該公司可能比以前更沒有為熱浪做好準備。

 

熱浪：IT 越來越頭疼

熱浪會對嚴重依賴 IT 服務或提供數字產品的企業造成重大損害。4D Data Centers的首席運營官 Steve Wright警告說，高溫等環境條件有能力“損壞 IT 設備并因電網過載而導致停電”。

 

Wright 表示，在高溫情況下未能妥善維護數據中心的公司可能會遇到“服務器故障、硬盤崩潰和數據丟失”的情況。“任何斷電對客戶來說都是毀滅性的，關鍵數據文件會損壞或丟失，大型機出現故障，系統過熱會造成資金損失，”他說。

 

但是，對于這種日益嚴重的 IT 難題，有一些解決方案。Wright 解釋說，數據中心運營商可以先安裝備用發電機，以確保在停電期間繼續供電。他補充說，他們還可以通過跟蹤溫度和濕度來延長數據中心服務器和硬盤驅動器的使用壽命。

 

Wright 指出微軟成功測試水下數據中心作為應對過熱的手段。這家科技巨頭稱這個概念“可靠且實用”，與陸上數據中心相比，其故障率大大降低。

 

“對于數據中心，有必要使用高能冷卻系統來應對不斷上升的溫度，尤其是 2021 年對美國數據中心的調查顯示，45% 的數據中心所有者和運營商負責管理全球最大 IT 的基礎設施組織表示，極端天氣已經威脅到他們的持續運營，”他解釋道。

 

數據中心的冷卻系統是整個系統的薄弱環節

冷卻系統旨在防止數據中心設備過熱，但事實是它們根本無法應對破紀錄的熱浪。數據中心智庫 Uptime Institute Intelligence 的研究主管 Daniel Bizo 表示，酷熱會給壓縮機、泵、風扇和其他冷卻設備帶來壓力。

 

“在不深入技術的情況下，壓縮機有多種類型，是機械制冷系統的核心，例如空調和冷水機系統。他們使用電力來壓縮氣態冷卻劑，然后在循環的后期膨脹（冷卻盤管暴露在環境空氣或水中）并急劇冷卻以產生冷卻效果，”他解釋道。

 

“這個例子中的泵是一個水泵，它在數據中心周圍循環設施水（在冷凍水系統中）作為冷卻劑（由水冷卻器中的壓縮機冷卻）以去除計算機房空氣處理器的熱量，行內冷卻裝置和其他熱交換裝置。他們工作越努力，失敗的可能性就越大。”

 

不幸的是，冷卻設備并不是數據中心易受極端高溫影響的唯一重要組成部分。Bizo 說備用發電機和外部電力設備也會受到熱浪的影響。這“會降低他們支持數據中心全部容量的能力，如果需要的話，如果電網遇到熱引起的問題”。

 

盡管谷歌、甲骨文和推特等知名科技公司的服務在 2022 年因酷熱而受到嚴重干擾，但該行業仍有一些希望。Bizo 解釋說，除了一些明顯的例外，絕大多數數據中心在夏季都“在極端溫度下沒有出現重大問題”。他將此歸因于“適當的電源和冷卻冗余以及良好的設備維護衛生”。

 

“此外，大多數數據中心通常僅以中等利用率水平運行。運營商可以利用備用冷卻能力來應對極端高溫，”他說。“相比之下，云提供商更傾向于將他們的基礎設施推向極限，并且在極端天氣事件中容錯的余地更小。”

 

如何保護數據中心免受熱浪影響

隨著熱浪對全球技術基礎設施變得越來越普遍和災難性，數據中心運營商必須加強防御以抵御這一非?，F實的威脅。幸運的是，Bizo 相信有很多解決方案可以減輕極端高溫的影響。

 

首先，數據中心運營商可以投資蒸發和絕熱冷卻系統?；蛘咚麄兛梢杂米詣訃娝疁缁鹣到y補充現有的空調和冷卻裝置。

 

“在數據大廳中承受幾度的高溫有助于減輕冷卻系統的壓力；如果您的系統僅使用環境空氣冷卻（僅由外部空氣冷卻），操作員可能會考慮使用蒸發效果對其進行升級，”他說。

 

“一個例子可能是在空調/冷卻器的冷卻盤管周圍霧化空氣。新建/大型翻新工程可以選擇冷卻系統，通過設計使用蒸發（或絕熱效應，另一種依賴空氣吸收水的物理現象）來冷卻環境空氣，只要它不太潮濕，以達到冷卻效果”

 

但他表示，應對氣候危機的“更具戰略性的長期應對措施”是采用液冷 IT 系統。“液冷 IT 也有幫助，因為它允許整個冷卻‘鏈’的溫度更高。這是因為與根據行業建議需要在 18-27 攝氏度范圍內供應的空氣不同，直接輸送到服務器的液體（水、工程流體）可以達到 30 攝氏度以上，在某些情況下甚至可以達到 40 攝氏度以上，具體取決于實施情況，“ 他說。“這意味著，比方說，冷凍水系統可以設計為提供 32C 的數據中心冷卻水。這比冷卻到 15C 以下（例如）所需的能量要少得多，這在許多實施中都很常見。”

 

由于數據中心運營商已經經歷了熱浪的有害影響，Uptime 的立場是他們應該進行定期評估以識別與氣候相關的漏洞并在時間用完之前實施解決方案。

 

Bizo 補充道：“隨著極端天氣事件和氣候變化的其他后果變得更加嚴重和廣泛，解決氣候恢復力是現代商業的當務之急。”

 

數據中心如何抵御高溫

盡管科技行業極易受到熱浪的影響，但解決這個問題的技術解決方案并不缺乏。

 

CyrusOne 是一家全球數據中心提供商，它通過閉環冷凍水系統和風冷式冷水機組應對極端高溫。CyrusOne 負責環境健康、安全和可持續發展的副總裁 Kyle Myers 將它們描述為“為我們的設備提供冷水的節能方式”。

 

該系統包含一個包含不到 8,000 加侖水的回路，只需注滿一次，而其他運營商通常每年消耗數千萬加侖的水來冷卻他們的每個數據中心。這種一次性水源隨后由集成的壓縮機和冷凝器冷卻。一旦水變冷，它可以降低數據中心內部的溫度。

 

他告訴媒體：“這個過程冷卻了全國不同溫度區域的 IT 設備。我們的風冷式冷水機配有節能器，使我們能夠利用較低的溫度更有效地從冷凍水中排出熱量——同時無需補充水源來維持運行。”

 

在限制極端高溫對重要數據中心設備的影響的同時，這項技術對環境也有好處。它不需要恒定的水源，而且由于不需要排污管，數據中心不會釋放污染物。

 

Myers 說：“對于依賴水進行冷卻的設施，它們可以在這些時期燃燒大量的水來保持數據中心涼爽。幸運的是，我們的現代建筑標準使用無水冷卻，因此雖然我們的總電力負荷在此期間可能會增加，但我們并沒有耗盡遭受旱災的鳳凰城地區的水資源。”

 

但是，如果不投資冷凍水系統等花哨的系統，組織可以通過做出更明智的決策來緩解增加的熱量。例如，Cirrus Nexus 首席信息官 Kelly Fleming 建議希望將工作負載轉移到云端的組織選擇使用可再生能源的數據中心區域。

 

他還建議：“不需要全天候 24/7 運行的服務器可以在其數據中心區域消耗的能源處于最清潔狀態時上下旋轉，這可能會因為其供電的能源而有很大差異。”

 

過去幾個月證明了熱浪對全球科技行業的破壞力有多大。隨著熱度的上升沒有放緩的跡象，科技公司顯然正處于十字路口。如果科技公司未能監控和緩解極端高溫，幾乎肯定會出現更嚴重的停電。