在当今人工智能驱动的世界中，数据中心和高性能计算在推动技术革命方面发挥着至关重要的作用。数据中心运营商明确关注既能满足当前需求又能适应未来增长的解决方案，因此优先考虑强调适应性、能源效率和可靠性的基础设施。
走向更负责任的增长之路需要整体视野。这不仅关乎效率，还涵盖资源管理、可再生能源、减少浪费和循环经济。随着数据中心的发展，整体设计不仅仅意味着技术规格，它还涉及智能决策和协作，以引导人工智能驱动的转型。
这也适用于热量再利用，这是实现更节能未来的途径之一。数据中心需要全年冷却，因为不断运行的服务器、网络设备和存储设备所消耗的电力几乎100%都转化为热量。由于产生的热量越来越多，人们一直在寻找热量再利用作为将其释放到环境中的替代方案。
什么是热能再利用
热量再利用（或热回收）主要围绕捕获和再利用数据中心IT设备和冷却系统产生的多余热量。
IT设备会产生热量，冷却系统会捕获这些热量并将其排放到室外，从而保持设备的温度恒定。热量再利用系统不会浪费这些多余的热量，而是会将其捕获并用于其他有用的用途。
精心设计的热能再利用系统有助于提高效率和履行环境责任，从而减少传统加热和冷却方法产生的总体能源消耗和相关的温室气体排放。
热能再利用的主要目的及应用
空间供暖：在寒冷的月份将暖气分配到附近的建筑物（住宅、办公室等），主要用于舒适应用。这可以减少对传统供暖系统的需求，从而节省能源并降低数据中心运营商和最终用户的运营成本。
工业过程：为需要热水进行生产过程的行业预热水。清洁和消毒等操作需要高温水。
生活用水加热：预热水用于家庭用途，例如数据中心本身或附近建筑物的淋浴和水槽。
发电：在某些情况下，有机朗肯循环(ORC)可以利用数据中心在高温（>80°C）下产生的热量来产生电能。
冷却：吸收式制冷机可以为数据中心本身或附近的建筑物提供冷却。这类冷却装置利用热量来驱动吸收过程，并通过蒸发所用制冷剂来提供冷却。
农业应用：在农业或园艺环境中，可以重新利用热量来维持温室温度，甚至培育可从大气中吸收二氧化碳的藻类。
农业：奶牛养殖需要热水来清洁，还需要温水来增加牛奶产量。
其他用途：游泳池、田野供热、海水淡化、木材干燥、养鱼场。
热能再利用系统——成功的条件
热能再利用是一个复杂的课题，需要帮助评估何时、何地以及如何部署它。此外，没有单一的方法来实施热能再利用系统，它在很大程度上取决于应用和热能使用的目的。以下是一些可能的情况及其解决方案的示例。
热能再利用和需求匹配
最大的挑战之一是数据中心周围建筑物/应用的热量需求与冬季或夏季的实际热量浪费之间的平衡。
在夏季，数据中心会产生大量的余热。这些热量由温度较高的风冷装置排出，根据热量再利用需求（因应用而异），排出的热量可能超过所需量。
在冬季，为了节省能源并冷却IT设备，大多数情况下都会启用自然冷却系统，但数据中心产生的热量往往不足且温度太低而无法再利用。在这种情况下，为了满足峰值热量需求，需要使用热泵来提高热量和温度。
距离和基础设施
最方便的热量再利用情况是附近有可以使用热量的建筑物/应用，因为安装区域供热网络的成本可能很高。事实上，数据中心和建筑物之间的管道越长，意味着热回收温度和成本就越高。另一个可能影响热量再利用成本的因素是可能需要克服建筑限制，例如在旧建筑中，可能需要更高的热回收温度。
成本
应权衡热再利用的初始投资与持续成本，以了解用于热回收的能源是否抵消了通过热回收实现的节省。有时可以将热废料出售给特定用户以产生收入并加快投资回报。数据中心和热再利用系统的规模会影响成本和盈亏平衡点计算。由于电力成本增加，高温应用可能会变得不那么有吸引力，因此专注于低温选项可能对项目成功更安全。当然，这种评估需要逐案进行，因为盈亏平衡点会根据数据中心规模和可用热量而变化。
监管和环境情景
在欧洲国家，能源政策辩论的重点是放弃使用基于化石燃料的能源，转向使用风能、太阳能和氢能等可再生能源。最近，欧盟开始研究废热再利用，以将其添加到可再生能源结构中。
根据修订后的《能源效率指令》（EED），如果数据中心的总额定能量输入为1MW或更高，则必须利用其废热，除非经济或技术上不可行。一旦成员国将其转化为国家法律，该要求将适用。
然而，如果数据中心废热直接连接到区域供热网络或周边地区的其他网络，则不需要进行检查，因为《可再生能源指令》和《建筑物能源性能指令》旨在激励这种做法。
服务和热能再利用集成的力量
服务和维护在确保数据中心不间断运行和有效利用热量再利用应用方面发挥着关键作用。事实上，数据中心活动的中断不仅会影响运营，还会破坏热量的产生，从而影响热量的再利用潜力。这在高密度和液体冷却设置中尤为明显。
服务由不断接受最新技术培训的熟练工程师提供，提供宝贵的数据收集和洞察能力。这些洞察可以转化为可操作的信息，以优化数据中心冷却和热再利用应用。此外，服务通过改造机会增强了热再利用的潜力。
此外，服务提供商可以定制和调试热单元软件，以在数据中心冷却效率和热量再利用之间实现最佳平衡。
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