为什么微软要把数据中心设在水下？数据中心制冷有多花钱？:最近微软在数据中心业务上有了个新的方向，就是把数据中心沉入海底：该技术利用原本为潜艇研发的散热

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最近微软在数据中心业务上有了个新的方向，就是把数据中心沉入海底：

该技术利用原本为潜艇研发的散热技术，利用海底的低水温来为数据中心散热。计划将来建成服务器农场，整个放置在水下以节约宝贵的电能：

微软为什么要这么做呢？这种技术能节约多少电能，也就是钱呢？我们今天就来详细了解一下。制冷能耗占比

到底制冷所消耗的能源有多花钱呢？我们先来看一下服务器机架的总拥有成本（TCO）。TCO可以帮助我们了解服务器在购买和使用中整体的使用成本，有助于了解整体的花销，而不是仅仅购买时的短暂的肉痛。TCO包括三个构成： 投资成本、运营成本和能源成本。

因为机架里面的服务器价格大不相同，我们刨去这部分的成本。据 IDC 统计，数据中心的平均使用年限为 9 年。然而 Gartner 的数据显示任何运营超过 7 年的设施都趋于陈旧。为了简化，假定使用年限为10年。一个典型的数据中心的TCO构成为：

可以看出，电力能耗成本占据所有成本的20%！是数据中心主要的成本。

这些电能都去哪里了呢？一个典型的服务器机架，能源消耗构成如下图：

能源消耗大约只有47%的部分进入了服务器（红框部分），这才是有效的能耗。而41%的部分被散热消耗掉了！

一个典型的数据中心能源和散热构成如下：

散热部分包括机架风扇，空调、泵机和散热塔。这些部分消耗的能源占据数据中心能源消耗的很大一部分，也在TCO中占据的很大的比重。

这里要提一下PUE。电能使用效率（PUE）是评价数据中心能源效率的指标，它的计算很简单：

PUE = 总体能耗 / IT设备能耗

我们可以看出，PUE 值越接近于 1，数据中心的能源效率越高。我们一起来计算一下上个例子中PUE的值。

PUE = 1/0.47 = 2.12

这个数据怎么样呢？我们来看一下2011到2014美国平均PUE是多少：

这个是厂家自己报告的，实际上Uptime Institute 于 2012 年对全美 1，100 家数据中心和其运营主管所做的调查显示，数据中心 PUE 平均值为 1.8-1.89。而其中，仍有高达 34% 的数据中心超过 2.0，技术不发达国家的数据中心的效率只会更低。我们这个2.12的数据代表了平均水平。

在这里Google做的比较好，它的PUE值相当低：

在我国，按照《“十三五”国家信息化规划》，到2018年，新建大型云计算数据中心PUE值不高于1.5；到2020年，形成具有国际竞争力的云计算和物联网产业体系，新建大型云计算数据中心PUE值不高于1.4。结论

制冷消耗的电力占据服务器电力消耗相当大的比重，进而也在数据中心TCO中占据很大部分。而微软将数据中心沉入海底，无疑会极大的降低制冷消耗的电力，降低PUE，从而为微软以及购买微软云服务等的客户节约金钱。

随着云计算、大数据等新兴技术趋势的发展，企业的IT基础设施建设也呈现飞速发展状态。服务器机柜不断增加，机房空间不断扩大，UPS电源、机房空调等相关设施不断增加投入，随之而来是能源利用效率低、耗电量大，电费支出超过基础设施建设成本。据统计，全球的数据中心每年消耗的电量占全球总电量的2%左右，调查显示能源消耗成本已占到IT行业运营成本的30%到50%。如何降低PUE，进而降低TCO，这也是包括微软外，所有服务器从业者的研究方向。我们可以期待，会有更多更有趣的花式降温方法！

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    一个数据中心的成本中，电力成本占了20%左右，其中电力成本中的42%是用来散热的。因此，谷歌、facebook、IBM等科技巨头将数据中心建在了冰岛、芬兰等国家。微软为了减少数据中心的散热成本，尝试将数据中心建在水下。

    数据中心制冷有多花钱？

    根据IDC的统计，数据中心的平均使用年限是9年，一个数据中心的电力能耗成本占据了所有成本的20%。这些消耗的电能，大约有47%进入了服务器，是有效的能耗，而42%的被散热能耗消耗了。

    这里了解一个数值，PUE（电能使用效率）是评价数据中心能源消耗的指标，计算公式为：

    PUE=总体能耗/IT设备能耗

    可以看出，这个数值越接近1，能源效率越高。

    根据相关数据显示，我国新建的大型云计算数据中心的PUE值小于1.5。其中，制冷消耗的电力占据了服务器电力消耗相当大的比重。

    微软的水下数据中心

    微软的水下数据中心，由很多白色的钢桶组成，外表覆盖热交换器，内部是一个数据中心计算机架，里面加注了氮气。这种“海底胶囊”可以停留在海底长达5年的时间，期间不需要维护。

    还要一点，它可以从海水运动中收获电能，而且这种海底胶囊散发的热量也很少，不会影响到海洋环境。

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    总之，随着云计算、大数据等新兴技术的发展，企业IT基础设施建设飞速发展，服务器机柜不断增加、机房动力系统、空调系统等设施不断增加，随之而来的时能源效率低，耗电量大，电费支出高等。如何能够降低PUE，是数据中心建设需要考虑的，相信未来会有更多的花式降温法。

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数据中心和普通的电脑不同，发热量是十分巨大的，为了保证数据中心稳定运行，数据中心需要配置强大的散热系统，而散热系统需要耗费大量的电力。一个正常运行的数据中心，电力成本就要占到总成本的20%，而散热系统正常运行消耗的电力成本占到总耗电成本的40%左右，所以数据中心的散热成本是非常高昂的。而微软将数据中心设置在水下，可节省大量的电力成本，大幅提升数据中心的经济效益，另外减少了对于煤、石油、天然气等不可再生资源的消耗，更有利于环境的保护。

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作为冷却工艺这碗饭吃了快20年的专业人士，毫不客气地说，专家在数据中心冷却方面过于幼稚，当然也包含微软与脸书在内。

一、对数据安全的恐惧，导致能源浪费：马云提到，阿里数据中心停用一分钟可能有几个亿的损失。

实际服务器核心发热件正常工作温度是80度，即使按60度控制，仍然远远达不到强制制冷的工艺条件。这个温度是自然冷能就可以控制的范围。自然冷能的合理能耗小于发热量的2％，对应PUE为1．02。再低已经没有意义，不如在服务器方面挖潜。服务器芯片之外降耗10％不存在任何技术问题。

二、沉入海底??切实际：维护困难，得不偿失；投资过大，省的钱不够利息。服务器并不能浸入海水，只是利用密封壳体与海水换热，传热系数也就200W／m2．K，以20度换热温差计算，一个20Kw的刀片组，得5平方米表面积的密封壳体。豆腐成本比肉贵，完成禁不起经济性检验。

三、制冷或冷却方面，技术仍然十分落后：根据实践经验，普通浪费了5至30倍能源。这个问题说明，在追求高精坚的同时，所有人都忽视了底层研究，舍本求末。

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微软的海底数据中心就有点像谷歌在南极的数据中心，这些地处特殊地理环境的数据中心都有很多的优势，比如：

1、海底拥有足够大的发展空间和土地面积，在海底建设数据中心根本不用担心以往在陆地上建设数据中心遇到的种种问题。

2、节能节电，这应该是海底数据中心最大的优势，毕竟一座数据中心最大的运营成本就是电费，如果温度高还需要更多的散热空调产生的电费，但是在海底，不仅基础温度低，而且水冷散热也能大大降低数据中心的温度，所以把数据中心建在海底，对于微软的制冷成本可以大大降低，这也有利于客户。

3、运输成本低，海运是最廉价的运输方式，建设过程中物流成本较低。

4、很多人可能觉得海底数据中心维护起来很麻烦，还得潜水，但是实际上维护成本并没有想象的高，因为机房可以升出海面维护，并不需要潜水。

所以说，数据中心如今根本不需要在大城市或者发达地区建设，就像贵州大数据把机房放在山上，除了安全战略以外，海拔高的地方温度低，散热方便，而且还有便宜的水电可供使用，微软把数据中心放在海底也是处于类似的考虑，随着技术的不断成熟，未来在海底部署数据中心的公司也可能越来越多。

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应该把数据中心建 在高海拔地区，气温本身较低，另外散发的热量可以用来供暖或者沐浴

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放到北极或者南极一年四季冰天雪地能散热

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应该造个微软温泉洗澡堂

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关于微软公司在IT领域所获得的成就，想必大家也都了解，比如最让人耳祥能熟的就是windows系统和Surface笔记本电脑了，用户在使用这些产品的时候，会产生大量的数据（核心资产），所以微软就有必要建立数据中心，但是对于数据中心来说，也是由大型服务器组成的，所以它们在运转的时候，会产生大量的温度，而温度又是硬件的“第一杀手”，因此必须要解决散热问题！

曾经有数据表示，微软数据中心的电力成本为20%，而热耗就占电力成本的42%，所以说这个花费是巨大的，但把数据中心建立在水下，就可以通过专门的散热设备，来减少成本的支出了，而且是一劳永逸的事！

再比如腾讯公司的数据中心，为了减少成本的支出，就把它们建立在了贵州省贵安新区的两座山体上（预计存放30万台服务器），因为山洞结构可以散热，有得天独厚的自然条件（也是为了散热），总占地面积约为47万平方米，隧洞面积超过3万平方米，能塞下4个标准足球场还有富余。

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感谢您的阅读！

数据中心放在水下，似乎解决了散热问题，可是投资大，维护困难，微软是不是“搬起石头砸自己的脚”，最终得不偿失呢？

图源来自NYTimes：

早在2014年，微软就有此设想，2015年微软将服务器塞进了一个“圆柱体的胶囊”，在10米深的海水里，时间超过了大家的预期。

之所以放入海底，真的能够带来好处吗？

1. 节省电费。因为在一般的服务器需要空调进行散热，海底就解决了耗电问题，不可能装更多的空调。
2. 降温。因为在这款设备中，它是在胶囊里加入了压缩氮气，能把热量有效地散入海水，从而达到降温目的。

不可否认：维修成本，故障突击都会对于微软有不小的影响。

在2018年，微软将Northern Lsles数据中心投入到苏格兰奥克尼群岛，并且使用风能潮汐能以及太阳能解决用电问题。

而在服务器中通过使用散热管，注入海水，完成冷却效果。

现在我们对于微软的这台水下服务器的表现如何还是会比较期待的，毕竟这确实有助于微软开创全新的散热模式，虽然维护和外壳耐久度都会成为问题。

其实，国内大部分企业将数据中心放在了贵州，就是看重贵州的均衡气候和电力资源等等，所以散热和电力确实是一个数据中心的难点。