国家标准计划《数据中心节水管理规范》由 TC442(全国节水标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 中国标准化研究院 、国家信息中心 、水利部节约用水促进中心等 。
13 环保、保健和安全 |
13.060 水质 |
13.060.20 饮用水 |
水是事关国计民生的基础性自然资源和战略性经济资源,是生态环境的控制性要素。
我国是一个极度缺水的国家,水资源时空分布不均匀,人多水少供需矛盾突出,人均占有水资源量不足世界人均四分之一,位于世界第110位。
数据中心行业作为生产性服务业的典型行业代表,存在用水集中、用水量较大等特点,是服务行业中的用水大户,具有较大的节水空间和节水潜力。
在“双碳”要求背景下,数据中心能耗成为政策关注重点,我国数据中心年用电量已占全社会用电的2%左右。
数据中心行业作为高耗能行业在国家“东数西算”工程中尤其注重绿色低碳节能降耗,节水即能节电。
近年来,在中国大数据中心行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。
国家陆续出台了多项政策,鼓励大数据中心行业发展与创新,为大数据中心行业的发展提供了明确、广阔的市场前景,为企业提供了良好的生产经营环境。
2021年2月,国家发展改革委等部门关于印发《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》的通知,有序推动以数据中心、5G为代表的新型基础设施绿色高质量发展,发挥其“一业带百业”作用,助力实现碳达峰碳中和目标。
2022年2月,国家发改委等四部门,发布了《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》,启动在京津冀,长三角等8地建设国家枢纽节点,规划10个国家数据中心集群全面推动数据中心高质、协同创新发展。
同时,核心城市能耗、用地指标进一步缩紧,绿色低碳成为新的发展要求。
北京、广州、深圳、杭州、上海等IDC产业发展较为领先城市均对项目新建、改建、扩建PUE做出了明确要求,全国对于数据中心PUE也提出了明确规划。
数据中心的行业的发展推动了我国数字经济的增长,另一方面,数字经济的增长也为我国数据中心的发展提供了充足的增长动力。
近年来我国数字经济延续蓬勃发展态势,据科智咨询资料显示,2021年,中国整体IDC业务市场总体规模突破3000亿元,达到3012.7亿元,同比增长34.6%,与2020年相比,增速有所放缓;未来的市场规模将进一步攀升,预计到2024年,规模将达到6122.5亿元,增速或持续放缓。
中大型和超大型数据中心的规模增长最快。
工信部数据显示,截至2021年底,全国在用超大型、大型数据中心已超过450个,智算中心超过20个。
截至2022年6月底,我国在用数据中心机架总规模超过590万标准机架,服务器规模近2000万台。
数据中心是高耗能的行业。
国家能源局数据显示,2020年中国数据中心耗电量突破2000亿千瓦时,创历史新高,耗能占全国总用电量2.7%,预计到2030年数据中心用电量可能在2020年基础上增一倍。
我国数据中心年用电量已占全社会用电的2%左右。
大型数据中心主要采用水冷冷水中央空调系统,散热终端冷却塔的散热原理是,利用水蒸发吸热将冷却水中储存的热能通过气化的方式释放到大气当中。
因此,水是这种空调不可缺少的介质,这些散发到大气中的水蒸气是无法回收的。
以现有大部分水冷中心的温度边界为例,全年平均每制取1KW冷量约需要1.5L水的蒸发量,为了保证循环水不结垢,还需要一定量的排污,这是数据中心用水的主要需求点。
除以上用水点外,加湿用水、办公用水、绿化用水的需求也是维持正常生产的必要需求。
这些用水需求构成了数据中心总用水量。
数据中心用水量主要受地域、空调系统设计架构、水质等影响。
水源水质的影响:蒸发循环水也被称为冷却水,在运行过程中水分不断蒸发,循环水中的离子浓度会不断增加,当离子浓度过高时会有水垢析出,凝结在系统设备内壁或外壁上,降低换热效率,当离子浓度高于一定数值就需要排污降低离子浓度。
因此水源中的离子浓度越低,则水的可利用率会越高,排污量会越少。
空调行业用电导率衡量离子浓度,水的电导率体现的是水的导电能力,离子浓度越低,电导率越低,纯水是不导电的。
不同地区市政供水的电导率偏差很大,华东、华南大部分地区在200-300μs/cm,华北地区偏差较大,目前采集到的数据在300-1100μs/cm,国标中规定开式循环冷却水供水电导率不高于600,循环水电导率不高于2300μs/cm。
从数据可以看出华南、华东的蒸发水浓缩倍率可达7-10倍,但在华北一些地区浓缩倍率只有2倍。
可以看出水质对WUE的影响程度特别大,市政供水水质决定了不同数据中心的WUE,实际运行WUE偏差范围在1.7-3.0。
地域选址的影响:不同地域室外温差较大,纬度较高的地区自然冷源较为充足,可以充分利用自然冷源,降低对空调系统冷量的需求,同时也可以减少水资源的需求。
例如谷歌、苹果、Facebook开始将新建数据中心选址在高纬度、高海拔的地区,甚至是选址在接近北极的地区。
对于大中型城市,城市内区热岛效应明显,以北京为例,城区北部昌平地区较城区南部亦庄地区湿球温度常年偏低1-2℃。
本文件规定了数据中心节水管理的用水单元、冷却用水节水要求、其他用水节水要求、非常规水资源利用、管理要求。 本文件适用于数据中心和机房的节水技术管理。