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选民因资源顾虑否决AI数据中心项目 为何测算耗水量是一道难题

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OpenAI、Meta、SpaceX、亚马逊、谷歌等企业规划的 1GW 超大型数据中心,是本次中期选举的核心议题,争议主要集中在电力与水资源消耗。 液冷技术可以降低很多现代 AI 数据中心的内部耗水,但在炎热地区,外部散热环节依旧会消耗大量电力或水资源。 实地走访数据中心、采访研究人员,厘清数据中心用水的真实情况。

本周选民态度明确:希望对 AI 数据中心设置限制。41 项地方公投提案里,有 40 项获得通过,这些提案将对全美各地规划中的大批数据中心项目加以约束。

水费缴纳居民最关心的两大问题就是水与电力。但想要算出单个数据中心究竟消耗多少本地水资源,却十分困难;运营商通常只披露集团整体用水数据,不会按站点单独公示。

加州大学河滨分校数据中心方向教授、研究员任少磊(Shaolei Ren)表示,Meta、谷歌、亚马逊、SpaceX 这类企业规划的 1 吉瓦(1GW)巨型 AI 数据中心,单日耗水量最高可达 1000 万加仑。

实际耗水数值差异巨大,取决于机房内部硬件类型、选址,以及服务器和整栋建筑采用的冷却方案。

数据中心复杂的用水机制,也给项目建设方与反对者双方都留下了不实信息传播的空间。 采访多位专家,还原事实全貌。

风冷 vs 液冷

数据中心需要强效内部冷却方案,防止芯片和服务器过热。 传统数据中心以网络、存储类低功耗服务器为主,大多采用风冷:大型风扇把服务器产生的热空气抽出、排到室外。

但现代 AI 数据中心密集部署高功耗、高密度 GPU。任少磊称,这类 GPU 运行温度极高,服务器热到 “都能煎鸡蛋”。

Equinix 可持续发展负责人克里斯托弗・韦莱斯表示,水给 GPU 降温的效率大约是空气的 3000 倍。 韦莱斯在采访中告诉 :“GPU 功耗大、温度极高,如果只用风冷,几乎需要飓风级别的强风才能把它冷却下来。”

这也是英伟达 Vera Rubin、AMD Helios 这类最新机架级 AI 系统都采用液冷的原因。绝大多数大型 AI 数据中心使用闭环液冷系统,日常内部耗水很低。

在加州圣何塞的 Equinix 数据中心实地参观了这套闭环液冷系统,它用于给 AI 营销初创企业 Alembic 的 8 台英伟达 Grace Blackwell 机架降温。 Equinix 运营托管数据中心,Alembic 这类客户租用机位部署自己的服务器机架,由 Equinix 提供电力、网络互联以及冷却服务。

和很多数据中心运营商一样,Equinix 不会单独披露每个站点的耗水量。2025 年,Equinix 全集团总耗水量 12 亿加仑,同比上涨 10%。

即便像圣何塞这个机房采用闭环内部液冷,整体耗水水平,更大程度取决于数据中心之外的另一道散热工序。

“如何把闭环系统里的热量排到周边环境?耗水就发生在这一步。” 任少磊解释道。

以印第安纳州黎巴嫩市为例,Meta 正在建设一座 1GW 数据中心,项目采用闭环液冷循环系统,水循环复用,一年中大部分时间几乎不耗水。 但该公司律所文件显示,到 2031 年,该站点的用水配额峰值可达每日 800 万加仑。Meta 称,这个数值是极端高温日的峰值用量。Meta 向 表示:“我们很少触及这个上限,预估一年里仅有少数几天会达到该水平。”

原因就是在一年最热的时段,外部散热工序需要消耗大量水,带走内部闭环系统蓄积的热量。

少用水,就要多耗电

数据中心外部散热主要有两种方案:干冷、蒸发冷却。干冷耗水极少,但耗电量会大幅上升,很多 AI 数据中心恰恰选址在气候炎热区域。

韦莱斯说:“不存在万能方案。热量最终必须排到大气里,取舍就在这里。”

干冷依靠风扇吹动空气穿过换热器,利用环境空气降温。室外温度高的时候,风扇冷却效果变差,数据中心就需要启动制冷机组先冷却空气。 “这个过程非常耗电,这也是夏天容易出现电力短缺的原因,家家户户都开空调。” 任少磊说。

蒸发冷却则耗电很低:热水流经冷却塔或湿帘,水蒸发带走热量。高温天气下,大量水分会随蒸发流失。

很多企业会采用混合冷却方案,在两种模式之间寻找平衡点。 部分机房(如圣何塞 Equinix)冷季用干冷、热季切换蒸发冷却;印第安纳州 Meta 项目以干冷为主,高温时段通过喷雾降温,而不是全程依赖制冷机组,以此控制耗电。

研发低温芯片、配套水处理设施

Meta、亚马逊、微软等企业在部分数据中心配套建设水处理厂,对冷却水进行处理和循环利用。例如 Meta 为爱达荷州库纳的数据中心投入 1 亿美元新建污水与供水循环系统。

田纳西州孟菲斯郊外,马斯克承诺出资 8000 万美元建设水循环厂,将市政处理后的再生废水转化为 SpaceX “巨像”(Colossus)数据中心的冷却用水。一号巨像机房已于 2024 年快速投产,但水处理厂工程在今年 4 月被叫停。

当地公用事业机构孟菲斯燃气水电公司的数据显示,巨像一号机房用水配额上限为每日 128 万加仑,但目前尚未达到该上限。

不少科技企业还在园区自建电厂保障供电,但电厂本身同样消耗大量水资源。巨像机房依靠现场燃气涡轮机组供电,该机组已经多次被起诉,被控违反《清洁空气法案》、造成噪音污染。

与此同时,芯片厂商也在研发低发热芯片,从源头降低冷却需求。 韩国初创企业 DeepX 自研 AI 处理器,宣称运行温度比竞品最高低 100 华氏度。现代汽车(HYMLF)会在机器人产品中搭载 DeepX 芯片。 全球高带宽内存龙头 SK 海力士(SKHY)7 月向 透露,正在研发低发热内存技术 iHBM,可降低 30% 热阻。

韦莱斯表示,Equinix 在缺水地区新建站点前,都会开展水资源风险评估,选定合适的外部冷却方案。 “社区已经开始提出合理的疑问,大家很关心耗水问题。我们非常重视资源消耗。”

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