據(jù)聯(lián)合國稱，水與氣候變化密切相關。氣候變化導致水溫升高，加劇水污染和水質，而冰川融化則影響灌溉和供水。
能源生產(chǎn)高度依賴水資源，因此數(shù)據(jù)中心及其環(huán)境影響備受關注。數(shù)據(jù)中心直接和間接地消耗大量的電力、熱能和水資源。
對更多數(shù)據(jù)中心的需求以及人工智能工作負載的快速發(fā)展，正在增加整個行業(yè)的用水量。由于整個行業(yè)缺乏透明度，用水量的準確性令人擔憂，但一些組織終于開始公開透明。
數(shù)據(jù)中心用水方式有哪些不同?
數(shù)據(jù)中心在三個重要領域耗水量最大：冷卻、加濕和發(fā)電。
冷卻系統(tǒng)
數(shù)據(jù)中心擁有高度敏感且耗電的IT設備，其中許多設備持續(xù)運行。如果設備溫度過高，可能會過熱、發(fā)生故障甚至損壞。為了保持正常運行時間并避免設備故障，許多數(shù)據(jù)中心使用水冷系統(tǒng)來幫助設備保持在安全的溫度。
據(jù)npj《清潔水》雜志的一篇文章稱，數(shù)據(jù)中心的冷卻機制有多種。這些機制包括：通過冷卻水降低空氣溫度并將其用作傳熱機制的冷水機組;將熱空氣重新引導至濕介質以使水蒸發(fā)的冷卻塔;以及將水噴入氣流或熱交換表面以冷卻進入數(shù)據(jù)中心的空氣的絕熱節(jié)能器。雖然其中一些系統(tǒng)會循環(huán)使用水，但由于蒸發(fā)和水質維護，水損失是不可避免的。
加濕系統(tǒng)
較干燥的空氣會產(chǎn)生靜電積聚，從而導致靜電放電。這對數(shù)據(jù)中心中的敏感設備非常危險。為了減少靜電積聚，許多數(shù)據(jù)中心使用加濕系統(tǒng)來維持目標濕度水平。這些系統(tǒng)可以將水蒸發(fā)并將其添加到空氣中或吸入空氣以去除水分。
加濕系統(tǒng)中水管理的挑戰(zhàn)之一是水垢積聚。當水在系統(tǒng)中循環(huán)并蒸發(fā)時，礦物質會被分離并殘留。如果循環(huán)水中含有過多的礦物質，加濕效率就會下降。必須定期更換水。管理水質和效率有助于減少此過程中的水損失，但只能優(yōu)化，而不能完全消除。
發(fā)電
數(shù)據(jù)中心通過電力間接利用水。電力必須來自某個地方，無論是通過燃燒煤炭加熱水并將蒸汽推入渦輪機，還是通過利用水流為渦輪機提供動力的水力發(fā)電廠。水損失對于基于化石燃料的發(fā)電廠和水力發(fā)電系統(tǒng)尤其令人擔憂，盡管太陽能和風能在制造和建設過程中也會消耗水。
根據(jù)美國能源信息署的數(shù)據(jù)，發(fā)電的用水強度因技術而異。例如，2021 年，燃煤電廠的平均取水強度為每兆瓦時 (MWh) 19,185 加侖，而天然氣平均取水強度為每兆瓦時 2,803 加侖。
數(shù)據(jù)中心管理員和業(yè)主必須了解不同發(fā)電方式的用水量差異，同時還要考慮數(shù)據(jù)中心的位置。通過探索各種能源及其相應的用水率，管理員和業(yè)主可以找到最可持續(xù)、最高效的方案。這些知識將使他們能夠更好地追蹤實際用水量，并深入了解減少間接用水量的策略，最終最大限度地減少對環(huán)境的影響。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的用水量是多少?
根據(jù)“世界計數(shù)”(The World Counts)——一個由開源社區(qū)驅動、匯總全球各組織用水數(shù)據(jù)的開源項目——的數(shù)據(jù)，全球每年的用水量超過 4.3 萬億立方米，約合 1.1 萬億加侖。截至 7 月，2025 年的淡水消耗量已超過 2.3 萬億噸。
谷歌、亞馬遜和微軟等科技巨頭都會向公眾公布其用水量數(shù)據(jù);然而，這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準確性存在一些爭議。
谷歌
2022年，谷歌發(fā)布了2021年的用水量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以展現(xiàn)其對氣候意識強的數(shù)據(jù)中心制冷的承諾。2021年，谷歌的數(shù)據(jù)中心消耗了約43億加侖水，平均每天45萬加侖。
谷歌隨后在其《2025年環(huán)境報告》中更新了這些數(shù)據(jù)，該報告稱，2024年，谷歌的數(shù)據(jù)中心消耗了約81億加侖水。短短三年內，谷歌的用水量幾乎翻了一番。過去三年，人工智能(尤其是谷歌的AI概覽功能)也取得了快速發(fā)展。人工智能的整合和演進導致能源消耗增加，進而導致用水量增加。
谷歌還聲稱，其水資源管理項目補充了約45億加侖水，約占谷歌2024年淡水消耗量的64%。然而，這些數(shù)據(jù)仍存在一些質疑。
例如，凱羅斯基金會 (Kairos Fellowship) 的一份調查報告指出，這一指標具有誤導性，因為谷歌正在使用其每年從水資源管理項目中節(jié)省的用水量來抵消其實際用水量。這些項目并非在水資源開采和消耗的源頭完成，這意味著谷歌并未修復已經(jīng)造成的損害。這使得我們難以充分衡量該公司的實際用水量。
亞馬遜
雖然亞馬遜尚未披露其用水總量，但該公司聲稱其 AWS 數(shù)據(jù)中心每千瓦時 (kWh) 耗水 0.15 升 (L)。平均每個數(shù)據(jù)中心每千瓦時耗水 1.8 升。這一指標被稱為水利用效率 (WUE)，是由綠色網(wǎng)格組織 (The Green Grid) 開發(fā)的術語，用于衡量數(shù)據(jù)中心在用水可持續(xù)性及其與能源消耗的關系方面的表現(xiàn)。WUE 是用水量(升)與能源消耗(千瓦時)的比率。該比率越低，效率越高。
亞馬遜宣布承諾到2030年實現(xiàn)水資源惠益。該公司將此解讀為，回饋給社區(qū)和環(huán)境的水資源將超過其數(shù)據(jù)中心運營所消耗的水資源。亞馬遜聲稱，到2024年，AWS已完成其水資源惠益目標的53%。
SourceMaterial 和《衛(wèi)報》的一項調查發(fā)現(xiàn)，亞馬遜擬在西班牙建設的三個數(shù)據(jù)中心每年獲準使用約 755,720 立方米的水。這相當于足夠灌溉超過 200 公頃(約 500 英畝)的玉米田，而玉米是該地區(qū)的主要作物之一。這讓我們得以深入了解該公司數(shù)據(jù)中心的用水量，以及最終如何影響糧食生產(chǎn)。
微軟
微軟目前在全球運營著 300 多個數(shù)據(jù)中心。據(jù)公司估計，這些數(shù)據(jù)中心的平均用水效率為 0.30 升/千瓦時。這比 2021 年的估計值(當時全球平均值為 0.49 升/千瓦時)提高了 39%。
有些設施的效率明顯高于其他設施。例如，微軟位于亞利桑那州(一個較為干旱的地區(qū))的數(shù)據(jù)中心的WUE為1.52升/千瓦時，而新加坡數(shù)據(jù)中心的WUE為0.02升/千瓦時。
微軟還承諾到2030年實現(xiàn)水資源節(jié)約。為了實現(xiàn)這一目標，微軟將開始部署不會因蒸發(fā)而損失水分的閉環(huán)冷卻系統(tǒng)。威斯康星州芒特普萊森特的一個數(shù)據(jù)中心將采用這項技術。該創(chuàng)新系統(tǒng)的日峰值用水量約為35萬加侖。
據(jù)威斯康星公共廣播電臺報道，當?shù)厣鐓^(qū)對此表示懷疑。當?shù)厮Y源和農(nóng)業(yè)項目主管質疑這些系統(tǒng)能否按預期運行。
科技巨頭并非唯一造成過度用水的公司。大多數(shù)數(shù)據(jù)中心耗水量巨大，但許多公司并未公布或收集必要的數(shù)據(jù)，因此無法準確了解其數(shù)據(jù)中心的耗水量。
數(shù)據(jù)中心管理員必須認識到透明度的重要性，并公開其耗水量數(shù)據(jù)。這將有助于為行業(yè)樹立標桿，并有助于實現(xiàn)新的可持續(xù)發(fā)展目標，確保行業(yè)盡其所能減少用水量，遏制氣候變化，并保護水資源供應。
如何減少數(shù)據(jù)中心的用水量并更可持續(xù)地利用水資源
以下是數(shù)據(jù)中心限制用水量的幾種方法：
收集并分析用水數(shù)據(jù)。將水分利用效率 (WUE) 確立為必要的跟蹤指標。收集總用水量數(shù)據(jù)(包括直接用水量和間接用水量)，并進行用水評估以分析數(shù)據(jù)。這可以揭示用水量。
尋找水資源再利用的方法。某些冷卻系統(tǒng)(例如閉環(huán)系統(tǒng))可以循環(huán)利用水以避免浪費。建立雨水和灰水收集系統(tǒng)，或將水循環(huán)利用到當?shù)厣鐓^(qū)。
嘗試新的水資源管理技術。從傳統(tǒng)冷卻技術過渡到耗水量更低的替代冷卻技術，例如浸入式冷卻或針對特定服務器排的定向冷卻。嘗試尋找新的、更高效的水資源管理技術。例如，谷歌應用人工智能和機器學習技術在數(shù)據(jù)中心訓練深度神經(jīng)網(wǎng)絡，以幫助優(yōu)化水計量、監(jiān)控和管理。
更換舊系統(tǒng)?，F(xiàn)代冷卻系統(tǒng)和技術效率更高。評估舊設備并升級到更可持續(xù)的基礎設施。
在較冷的氣候條件下建造新設施。地理位置對數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性發(fā)展至關重要。在炎熱干燥的氣候條件下建造的數(shù)據(jù)中心會給當?shù)毓┧畮韷毫?，需要更密集的冷卻。在較冷的氣候條件下建造的數(shù)據(jù)中心可以利用外部環(huán)境中的冷空氣來維持設備溫度。
確保不浪費冷卻劑。仔細檢查設施內的所有開口，并妥善密封和填塞，以確保不浪費冷卻劑。這有助于最大限度地提高冷卻效率。
使用除水以外的其他冷卻方法。保持數(shù)據(jù)中心設備冷卻的方法有很多。許多組織正在努力提供更環(huán)保的數(shù)據(jù)中心冷卻方式。Novenco 使用利用外部空氣的工業(yè)風扇來冷卻數(shù)據(jù)中心。雖然這并不能完全杜絕用水，但可以顯著減少用水量。
探索替代水源。許多數(shù)據(jù)中心使用當?shù)厮畮斓娘嬘盟Ｏ喾?，應盡可能過渡到替代且更可持續(xù)的水源。例如，谷歌位于芬蘭哈米納的數(shù)據(jù)中心使用非飲用海水來冷卻設備。
參與水資源補充計劃。一些組織，例如微軟，與當?shù)厣鐓^(qū)合作，投資于為最需要水的流域補充水資源的項目。這有助于保護和延長水資源供應。
過渡到耗水量較低的電力來源。風能和太陽能發(fā)電廠的耗水量遠低于基于化石燃料的發(fā)電技術，例如煤炭或天然氣?？紤]可用的方案，并盡可能過渡到更可持續(xù)、更節(jié)能的電力來源。
從整體上考慮水資源。數(shù)據(jù)中心運營的許多方面都依賴于水，因此解決方案不能零敲碎打。世界經(jīng)濟論壇指出，采用循環(huán)水解決方案是建設和維護可持續(xù)數(shù)據(jù)中心的關鍵。超越單一的解決方案，整合更強大、更全面的用水原則，以更大規(guī)模地減少用水量。
數(shù)據(jù)中心水資源可持續(xù)性的未來
未來幾年，減少數(shù)據(jù)中心用水量的最大障礙是人工智能的快速普及。人工智能的水足跡已經(jīng)呈天文數(shù)字增長。例如，根據(jù)《讓人工智能不那么‘渴’：揭開并解決人工智能模型的秘密水足跡》一文，在微軟數(shù)據(jù)中心培訓一名法學碩士(LLM)可以直接蒸發(fā)70萬升水。此外，到2027年，全球人工智能需求預計將消耗42億至66億立方米的水，這超過了英國一半人口的年用水總量。
如果不加以控制，數(shù)據(jù)中心的用水需求將給全球的企業(yè)、利益相關者和政府機構帶來重大問題。水資源短缺、匱乏和壓力將加劇，氣候變化的影響，例如水資源枯竭和生物多樣性喪失，也將進一步加劇。有必要通過管理用水、投資更高效的水技術和采用更可持續(xù)的水資源管理實踐(例如循環(huán)水管理)來減輕這些環(huán)境影響。
