數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)重要的底層支撐，伴隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為“十四五”規(guī)劃的重點(diǎn)發(fā)展方向，數(shù)據(jù)中心也迎來了發(fā)展的黃金時(shí)代，但數(shù)據(jù)中心是碳排放大戶，在“3060”雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的背景下，如何構(gòu)建低碳、零碳，甚至是“負(fù)碳”數(shù)據(jù)中心成為整個(gè)IDC產(chǎn)業(yè)上下游共同關(guān)注的焦點(diǎn)話題。
自2019年初，工信部等三部門聯(lián)合發(fā)布《加快構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心的指導(dǎo)意見》以來，在發(fā)改委、工信部、能源局等多個(gè)部門發(fā)布的包括《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目節(jié)能審查的若干規(guī)定》《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》等在內(nèi)的多份全國(guó)性及地方性政策文件中均提及，要推進(jìn)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)。
IDC上下游企業(yè)層面，無論是IDC服務(wù)商，還是設(shè)備廠商，都積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，投身綠色技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用，為“碳中和”盡一份力。
余熱回收的必要性
設(shè)備散熱作為數(shù)據(jù)中心電力消耗之一，也是數(shù)據(jù)中心PUE產(chǎn)生的根本源頭，降低設(shè)備熱功耗一直是眾多廠商努力研發(fā)的一個(gè)方向，但就目前技術(shù)而言，實(shí)現(xiàn)設(shè)備完全不散熱簡(jiǎn)直是“天方夜譚”。
基于此，如果能將設(shè)備產(chǎn)生的熱量回收，加以利用，進(jìn)而減少生活中供熱的碳排放，也可為“雙碳”宏偉目標(biāo)貢獻(xiàn)一份力量。
可能看到這里您會(huì)覺得：我數(shù)據(jù)中心應(yīng)用純綠電的話，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“零碳”數(shù)據(jù)中心了，為何還要“多此一舉”利用余熱回收，變相降低“碳排放”呢？
即使數(shù)據(jù)中心已經(jīng)可以做到純綠電供電，筆者認(rèn)為，還是有必要利用余熱回收，收集熱量。具體好處可總結(jié)為兩點(diǎn)。
一方面，回收的熱量可用作生活熱水、供暖等生活供熱，從而降低這些生活供熱的碳排放，為整個(gè)社會(huì)的碳中和作出貢獻(xiàn)，彰顯企業(yè)社會(huì)責(zé)任心；
另一方面，回收的熱量可以進(jìn)行銷售，平攤數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)成本，以現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心逐漸規(guī)?；笮蛿?shù)據(jù)中心逐步增多的趨勢(shì)看，甚至有可能為數(shù)據(jù)中心帶來盈利。
綜上，筆者認(rèn)為，無論數(shù)據(jù)中心是否應(yīng)用純綠電，是否已經(jīng)成為“零碳”數(shù)據(jù)中心，都應(yīng)應(yīng)用余熱回收技術(shù)，在“零碳”數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，打造“負(fù)碳”數(shù)據(jù)中心，助力其他行業(yè)實(shí)現(xiàn)“碳中和”。
余熱利用市場(chǎng)前景廣闊
數(shù)據(jù)中心服務(wù)器在運(yùn)行的過程中，產(chǎn)生大量的余熱，這些余熱有著易提取、熱源充足等特點(diǎn)，利用熱泵技術(shù)將數(shù)據(jù)中心余熱回收利用，在數(shù)據(jù)中心有著廣泛的應(yīng)用前景，尤其是在我國(guó)北方地區(qū)，可有效幫助用戶降低用熱成本。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，按現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心規(guī)模計(jì)算，我國(guó)北方地區(qū)數(shù)據(jù)中心的可回收余熱總量約 10GW，理論上可支持3億平方米建筑供暖。
但目前來看，我國(guó)數(shù)據(jù)中心余熱回收利用情況并不理想。目前我國(guó)大約有8萬座數(shù)據(jù)中心，絕大部分余熱直接排向空氣，浪費(fèi)巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前利用余熱回收技術(shù)回收余熱加以利用的數(shù)據(jù)中心僅有阿里巴巴千島湖數(shù)據(jù)中心、騰訊天津數(shù)據(jù)中心、中國(guó)電信重慶云計(jì)算基地、萬國(guó)數(shù)據(jù)北京三號(hào)數(shù)據(jù)中心，以及即將投產(chǎn)的UCloud優(yōu)刻得烏蘭察布云計(jì)算中心等寥數(shù)家數(shù)據(jù)中心。
其中，據(jù)UCloud提供數(shù)據(jù)顯示，UCloud優(yōu)刻得烏蘭察布云計(jì)算中心項(xiàng)目每年可回收廢熱78000GJ，每年減少二氧化碳排放7380噸，相當(dāng)于種植了40萬棵樹。而據(jù)統(tǒng)計(jì)，騰訊天津數(shù)據(jù)中心，一期余熱回收項(xiàng)目，每年也可減少能耗標(biāo)煤達(dá)525噸，相當(dāng)于減少1310噸二氧化碳排放量，等效于種植7.2萬棵樹。通過數(shù)據(jù)可以看出，利用余熱回收技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的節(jié)能減排的體量，非?？捎^。
不過，現(xiàn)階段我國(guó)IDC行業(yè)的節(jié)能重點(diǎn)主要集中在“前端”上，如：綠電的應(yīng)用、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排、IT系統(tǒng)的降耗等方面，余熱回收利用往往被忽視。伴隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和數(shù)量都呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。更大規(guī)模、更多數(shù)量的數(shù)據(jù)中心建設(shè)，將有更多的設(shè)備，產(chǎn)生更多的余熱，這些余熱如果能被加以利用，不僅推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心“碳中和”進(jìn)程，還能為其他行業(yè)“碳中和”貢獻(xiàn)一份力量。
從近期出臺(tái)的眾多政策性文件不難看出，國(guó)家對(duì)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能要求定會(huì)越來越高， 筆者關(guān)注到，北京市發(fā)展和改革委員會(huì)（簡(jiǎn)稱北京發(fā)改委）近期發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目節(jié)能審查的若干規(guī)定》（簡(jiǎn)稱《規(guī)定》）中指出，“數(shù)據(jù)中心應(yīng)當(dāng)充分利用自然冷源，通過自用、對(duì)外供熱等方式加強(qiáng)余熱資源利用?！辈粌H于此，在對(duì)《規(guī)定》的解讀中，北京發(fā)改委更是明確指出了“鼓勵(lì)數(shù)據(jù)中心充分利用機(jī)柜余熱等技術(shù)?！?就數(shù)據(jù)中心而言，余熱回收作為之前并不被行業(yè)重視的一個(gè)“碳中和”手段，在政策大趨勢(shì)的引導(dǎo)下，將獲得更多關(guān)注，市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊。
余熱回收 任重道遠(yuǎn)
現(xiàn)階段，我國(guó)數(shù)據(jù)中心余熱回收之所以應(yīng)用不算廣泛主要可以從兩個(gè)方面來看：
觀念層面。就像前文提到的，現(xiàn)階段，大多國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)研究方向還主要集中在制冷設(shè)備性能能效提升、冷熱源技術(shù)方案優(yōu)化、可再生能源及自然冷源利用等方面。且在政策層面，我國(guó)尚未發(fā)布數(shù)據(jù)中心余熱利用相關(guān)的規(guī)范及指導(dǎo)方案，數(shù)據(jù)中心余熱利用的質(zhì)量和規(guī)格參差不齊，這也一定程度上增加了余熱回收在數(shù)據(jù)中心普及的難度。
應(yīng)用層面。首先，現(xiàn)階段余熱回收利用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一次性投資成本較大，投資回收期長(zhǎng)，一般在3-5年以上，且安裝相應(yīng)設(shè)備需要企業(yè)部分停工停產(chǎn)，延長(zhǎng)項(xiàng)目交付周期，影響數(shù)據(jù)中心交付周期，進(jìn)而可能影響經(jīng)濟(jì)效益。
其次，余熱回收系統(tǒng)安全運(yùn)維較復(fù)雜。對(duì)數(shù)據(jù)中心安全穩(wěn)定性要求較高的行業(yè)（如金融行業(yè)）來說，增加數(shù)據(jù)中心余熱回收設(shè)備，不僅對(duì)此業(yè)務(wù)部署沒有益處，反而還有可能提升出現(xiàn)故障的概率，故障損失修復(fù)帶來的影響足以抵消長(zhǎng)期節(jié)能帶來的收益。
再次，回收的余熱理想化應(yīng)用場(chǎng)景主要為生活供熱，而數(shù)據(jù)中心大多建設(shè)在離市區(qū)人口密集區(qū)較遠(yuǎn)的地方，余熱消納應(yīng)用場(chǎng)景不多，要建設(shè)長(zhǎng)途運(yùn)輸管道等設(shè)備又將加大投資成本，這也是現(xiàn)階段我國(guó)數(shù)據(jù)中心為普及余熱回收利用技術(shù)的一大原因。
同時(shí)，值得注意的是，現(xiàn)階段大多數(shù)據(jù)中心采用風(fēng)冷降溫，相較于液冷數(shù)據(jù)中心，風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心余熱收集及運(yùn)輸難度較大，成本較高。從技術(shù)角度看，風(fēng)冷系統(tǒng)攜帶熱量介質(zhì)為空氣，存在余熱流動(dòng)緩慢、不適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸、品味低等缺陷，需要鋪設(shè)更大的管道，投資成本高，且回收利用率低；液冷系統(tǒng)攜帶熱量介質(zhì)為冷卻液，流動(dòng)性強(qiáng)、品味較高、方便運(yùn)輸，相對(duì)于風(fēng)冷系統(tǒng)，投資成本較低，利用率較高，更適合余熱回收利用。
放眼國(guó)際，歐美各國(guó)數(shù)據(jù)中心余熱回收利用的成功經(jīng)驗(yàn)或許可為我國(guó)數(shù)據(jù)中心余熱回收提供些許經(jīng)驗(yàn)。歐美各國(guó)在數(shù)據(jù)中心余熱回收利用方面已有“固定模式”。早在2010年，歐美地區(qū)就有國(guó)家開始回收數(shù)據(jù)中心余熱用于市政供暖，特別是氣候較冷的北歐國(guó)家，如瑞典、丹麥、芬蘭等國(guó)，其余熱回收利用產(chǎn)業(yè)鏈完整，擁有專業(yè)從事數(shù)據(jù)中心余熱回收的節(jié)能服務(wù)公司，在取熱效果、熱能輸送等方面具有全球領(lǐng)先的技術(shù)，已展現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)效益。出售余熱甚至成為某些IDC運(yùn)營(yíng)商的固定收入來源，比如，聯(lián)合愛迪生公司銷售的熱量為0.07美元/千瓦時(shí)，其 1.2 mw數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的余熱可帶來每年超過35萬美元的收入，這對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言是非常高的財(cái)務(wù)激勵(lì)。除此之外，像蘋果、IBM、谷歌等歐美巨頭公司運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)中心也均有余熱回收利用的成功案例供我國(guó)IDC運(yùn)營(yíng)商參考借鑒。
總體而言，雖然現(xiàn)階段我國(guó)數(shù)據(jù)中心余熱回收利用相應(yīng)政策文件較少，但筆者相信，隨著數(shù)據(jù)中心碳中和進(jìn)程的推進(jìn)，政策方面定會(huì)有相應(yīng)的傾斜（如增加余熱利用技術(shù)在《綠色數(shù)據(jù)中心評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》中的得分權(quán)重；將最新的余熱利用技術(shù)和產(chǎn)品納入國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心先進(jìn)適用技術(shù)產(chǎn)品目錄》中；對(duì)投資建設(shè)余熱回收設(shè)備的數(shù)據(jù)中心予以相應(yīng)的資金、補(bǔ)貼支持等）。
技術(shù)層面，隨著余熱回收技術(shù)不斷更迭，系統(tǒng)穩(wěn)定性、建設(shè)成本等方面不斷優(yōu)化，筆者相信，會(huì)有越來越多的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商關(guān)注余熱回收技術(shù)，而這些運(yùn)營(yíng)商的關(guān)注也會(huì)促進(jìn)余熱回收技術(shù)廠商進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)改良，為數(shù)據(jù)中心“量身定制”一套專用的余熱回收系統(tǒng)，形成“良性循環(huán)”。
最后，用一句話總結(jié)我國(guó)數(shù)據(jù)中心余熱回收技術(shù)應(yīng)用：“道阻且長(zhǎng)，行則將至?！?
| 文章來源：中國(guó)IDC圈
