数据中心余热回收—变“废热”为“负碳”

设备散热作为数据中心电力消耗之一，也是数据中心PUE产生的根本源头，降低设备热功耗一直是众多厂商努力研发的一个方向，但就目前技术而言，实现设备完全不散热简直是“天方夜谭”。

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作为数字经济重要的底层支撑，伴随着数字经济成为“十四五”规划的重点发展方向，数据中心也迎来了发展的黄金时代，但数据中心是碳排放大户，在“3060”双碳战略目标的背景下，如何构建低碳、零碳，甚至是“负碳”数据中心成为整个产业上下游共同关注的焦点话题。

自2019年初，工信部等三部门联合发布《加快构建绿色数据中心的指导意见》以来，在发改委、工信部、能源局等多个部门发布的包括《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》等在内的多份全国性及地方性政策文件中均提及，要推进绿色数据中心建设。

IDC上下游企业层面，无论是IDC服务商，还是设备厂商，都积极响应国家号召，投身绿色技术研发、应用，为“碳中和”尽一份力。

设备散热作为数据中心消耗之一，也是数据中心PUE产生的根本源头，降低设备热功耗一直是众多厂商努力研发的一个方向，但就目前技术而言，实现设备完全不散热简直是“天方夜谭”。

基于此，如果能将设备产生的热量回收，加以利用，进而减少生活中供热的碳排放，也可为“双碳”宏伟目标贡献一份力量。

可能看到这里您会觉得：我数据中心应用纯绿电的话，已经实现了“零碳”数据中心了，为何还要“多此一举”利用余热回收，变相降低“碳排放”呢?

即使数据中心已经可以做到纯绿电供电，笔者认为，还是有必要利用余热回收，收集热量。具体好处可总结为两点。

一方面，回收的热量可用作生活热水、供暖等生活供热，从而降低这些生活供热的碳排放，为整个社会的碳中和作出贡献，彰显企业社会责任心;

另一方面，回收的热量可以进行销售，平摊数据中心运营成本，以现在数据中心逐渐规模化，超大型数据中心逐步增多的趋势看，甚至有可能为数据中心带来盈利。

综上，笔者认为，无论数据中心是否应用纯绿电，是否已经成为“零碳”数据中心，都应应用余热回收技术，在“零碳”数据中心的基础上，打造“负碳”数据中心，助力其他行业实现“碳中和”。

数据中心服务器在运行的过程中，产生大量的余热，这些余热有着易提取、热源充足等特点，利用热泵技术将数据中心余热回收利用，在数据中心有着广泛的应用前景，尤其是在我国北方地区，可有效帮助用户降低用热成本。据粗略统计，按现有数据中心规模计算，我国北方地区数据中心的可回收余热总量约 10GW，理论上可支持3亿平方米建筑供暖。

但目前来看，我国数据中心余热回收利用情况并不理想。目前我国大约有8万座数据中心，绝大部分余热直接排向空气，浪费巨大。据统计，目前利用余热回收技术回收余热加以利用的数据中心仅有阿里巴巴千岛湖数据中心、腾讯天津数据中心、中国电信重庆云计算基地、万国数据北京三号数据中心，以及即将投产的UCloud优刻得乌兰察布云计算中心等寥数家数据中心。

其中，据UCloud提供数据显示，UCloud优刻得乌兰察布云计算中心项目每年可回收废热78000GJ，每年减少二氧化碳排放7380吨，相当于种植了40万棵树。而据统计，腾讯天津数据中心，一期余热回收项目，每年也可减少能耗标煤达525吨，相当于减少1310吨二氧化碳排放量，等效于种植7.2万棵树。通过数据可以看出，利用余热回收技术可实现的节能减排的体量，非常可观。

不过，现阶段我国IDC行业的节能重点主要集中在“前端”上，如：绿电的应用、空调系统的节能减排、IT系统的降耗等方面，余热回收利用往往被忽视。伴随着数字经济的发展，数据中心的规模和数量都呈现出快速增长的趋势。更大规模、更多数量的数据中心建设，将有更多的设备，产生更多的余热，这些余热如果能被加以利用，不仅推动了数据中心“碳中和”进程，还能为其他行业“碳中和”贡献一份力量。

从近期出台的众多政策性文件不难看出，国家对数据中心的节能要求定会越来越高，笔者关注到，北京市发展和改革委员会(简称北京发改委)近期发布的《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》(简称《规定》)中指出，“数据中心应当充分利用自然冷源，通过自用、对外供热等方式加强余热资源利用。”不仅于此，在对《规定》的解读中，北京发改委更是明确指出了“鼓励数据中心充分利用机柜余热等技术。”就数据中心而言，余热回收作为之前并不被行业重视的一个“碳中和”手段，在政策大趋势的引导下，将获得更多关注，市场发展前景广阔。

现阶段，我国数据中心余热回收之所以应用不算广泛主要可以从两个方面来看：

观念层面，就像前文提到的，现阶段，大多国内数据中心产业研究方向还主要集中在制冷设备性能能效提升、冷热源技术方案优化、可再生能源及自然冷源利用等方面。且在政策层面，我国尚未发布数据中心余热利用相关的规范及指导方案，数据中心余热利用的质量和规格参差不齐，这也一定程度上增加了余热回收在数据中心普及的难度。

应用层面。首先，现阶段余热回收利用基础设施建设一次性投资成本较大，投资回收期长，一般在3-5年以上，且安装相应设备需要企业部分停工停产，延长项目交付周期，影响数据中心交付周期，进而可能影响经济效益。

其次，余热回收系统安全运维较复杂。对数据中心安全稳定性要求较高的行业(如金融行业)来说，增加数据中心余热回收设备，不仅对此业务部署没有益处，反而还有可能提升出现故障的概率，故障损失修复带来的影响足以抵消长期节能带来的收益。

再次，回收的余热理想化应用场景主要为生活供热，而数据中心大多建设在离市区人口密集区较远的地方，余热消纳应用场景不多，要建设长途运输管道等设备又将加大投资成本，这也是现阶段我国数据中心为普及余热回收利用技术的一大原因。

同时，值得注意的是，现阶段大多数据中心采用风冷降温，相较于液冷数据中心，风冷数据中心余热收集及运输难度较大，成本较高。从技术角度看，风冷系统携带热量介质为空气，存在余热流动缓慢、不适合长距离运输、品味低等缺陷，需要铺设更大的管道，投资成本高，且回收利用率低;液冷系统携带热量介质为冷却液，流动性强、品味较高、方便运输，相对于风冷系统，投资成本较低，利用率较高，更适合余热回收利用。

放眼国际，欧美各国数据中心余热回收利用的成功经验或许可为我国数据中心余热回收提供些许经验。欧美各国在数据中心余热回收利用方面已有“固定模式”。早在2010年，欧美地区就有国家开始回收数据中心余热用于市政供暖，特别是气候较冷的北欧国家，如瑞典、丹麦、芬兰等国，其余热回收利用产业链完整，拥有专业从事数据中心余热回收的节能服务公司，在取热效果、热能输送等方面具有全球领先的技术，已展现出良好的经济效益。出售余热甚至成为某些IDC运营商的固定收入来源，比如，联合爱迪生公司销售的热量为0.07美元/千瓦时，其 1.2 mw数据中心产生的余热可带来每年超过35万美元的收入，这对运营商而言是非常高的财务激励。除此之外，像苹果、IBN、谷歌等欧美巨头公司运营的数据中心也均有余热回收利用的成功案例供我国IDC运营商参考借鉴。

总体而言，虽然现阶段我国数据中心余热回收利用相应政策文件较少，但笔者相信，随着数据中心碳中和进程的推进，政策方面定会有相应的倾斜(如增加余热利用技术在《绿色数据中心评价指标体系》中的得分权重;将最新的余热利用技术和产品纳入国家绿色数据中心先进适用技术产品目录》中;对投资建设余热回收设备的数据中心予以相应的资金、补贴支持等)。

技术层面，随着余热回收技术不断更迭，系统稳定性、建设成本等方面不断优化，笔者相信，会有越来越多的数据中心运营商关注余热回收技术，而这些运营商的关注也会促进余热回收技术厂商进一步进行技术改良，为数据中心“量身定制”一套专用的余热回收系统，形成“良性循环”。

最后，用一句话总结我国数据中心余热回收技术应用：“道阻且长，行则将至。”