大多数人认为数据中心是建筑物。从技术上讲，它们确实是建筑物，但更准确地说，它们是“热机器”。每一次计算都会产生热量。现代人工智能数据中心的每个服务器机架都会产生热量，其密度在几年前是难以想象的。2020 年，数据中心的设计标准是每个机架约 6 千瓦。到 2023 年，早期人工智能采用者将平均密度推高至 12 千瓦。如今，平均机架密度已跃升至 27 千瓦。建造这些设施的工程师们被要求解决一个随着每一代新芯片的出现而日益棘手的热问题，他们正在开发的解决方案代表了自现代暖通空调系统发明以来建筑冷却技术领域最激进的进步。商业地产行业应该密切关注事态发展，因为由超大规模数据中心需求驱动的创新最终将应用于普通建筑。
如果没有具体的例子，很难理解热问题的严重性。位于犹他州博克斯埃尔德县的超大规模数据中心项目“平流层计划”(Stratos Project)如果按计划建成，将消耗高达9吉瓦的电力。但这仅仅是问题的一部分。除了这9吉瓦的电力之外，该设施还会产生7到8吉瓦的废热，使其总热负荷达到约16吉瓦。犹他州立大学物理学教授罗伯特·戴维斯(Robert Davies)分析了该项目，他计算得出，该设施每天向当地环境排放的能量相当于约23颗原子弹的能量。戴维斯计算得出，废热的集中排放可能导致当地气温白天升高5华氏度，夜间升高28华氏度——正如一位生态学教授所说，这相当于犹他州半干旱气候与撒哈拉沙漠之间的温差。“平流层计划”是一个极端案例，但它代表了一种正在重塑整个科技行业对热能认知的趋势的极端表现。
为应对这一趋势而部署和开发的冷却技术，与此前数据中心基础设施普遍采用的风冷服务器机房相比，已发生了显著变化。冷却能耗已占数据中心总能耗的约 40%，这意味着改善散热管理是降低运营成本和环境影响的最有效途径之一。目前最成熟的下一代冷却技术是液冷，它通过安装在 CPU 和 GPU 上的冷板将冷却液直接输送到服务器组件。大多数在 2025 年和 2026 年宣布的新型超大规模数据中心都将直接液冷基础设施列为基本要求。更进一步的是全浸没式冷却，它将整个服务器浸没在非导电的介电液体中，直接吸收组件的热量，从而完全消除服务器风扇，并根据微软两阶段浸没式冷却试点项目的成果，与传统的风冷系统相比，冷却能耗最多可降低 95%。液冷技术可降低 40% 的冷却成本，并比传统方法节约 90% 的用水量。这些技术的市场正在迅速增长，2026 年全球数据中心液冷市场价值 60 亿美元，预计到 2035 年将达到 271 亿美元，复合年增长率为 18.2%。
在更具实验性的领域，像微软这样的公司正在探索一些五年前还看似天方夜谭的冷却方法。微软最近提交的专利申请描述了一种地热冷却系统，该系统需要在地下深处钻井，利用稳定的温度作为天然散热器，通过闭环循环流体吸收服务器产生的废热并将其传递到地下岩层中，从而有效地利用地球本身作为散热器。微软的另一项专利描述了一种用于沿海数据中心的海水冷却循环系统。该公司更进一步，获得了一项海上数据中心专利设计，将服务器放置在漂浮式风力涡轮机内，利用集成的海水和淡水冷却系统来管理高密度人工智能计算机架产生的热量，同时从涡轮机本身获取电力。微软还试点了一种无需用水的数据中心设计，通过在闭环系统中采用芯片级液冷技术，在冷却器和服务器之间循环冷却水，无需淡水供应，从而每年每个数据中心可节省超过1.25亿升的水资源。这些技术正以巨大的资本规模和紧迫性进行开发，这是民用建筑应用很少能达到的，这意味着成本和复杂性曲线的压缩速度将比通过传统研发更快。
然而，对商业建筑而言，最直接相关的问题或许并非为超大规模园区开发的各种奇特冷却架构，而是这些系统捕获的热量最终的去向。到2025年，超大规模数据中心大约将180至220太瓦时的电力转化为热能，其中大部分被排放到大气中。如此巨量的可回收能源被当作废物处理，这令人震惊，越来越多的城市和监管机构也开始正视这个问题。德国新的《能源效率法》规定，自2026年7月起，新建数据中心必须证明其至少利用了10%的废热，2027年提高到15%，2028年提高到20%。斯堪的纳维亚半岛在这方面走得更远。芬兰、瑞典、丹麦和挪威已经将数据中心的废热常规地并入区域供热网络，斯德哥尔摩的区域能源运营商更是积极将余热生产商接入其网络。这些实际成果意义重大。位于爱尔兰塔拉特的亚马逊网络服务(AWS)数据中心免费向一个最初计划为5.5万平方米的公共建筑、商业空间和133套公寓供暖的项目提供循环热能。都柏林一所大学校园由AWS数据中心供暖，尽管该校园新增了两栋建筑，但到2024年仍减少了约704公吨二氧化碳排放。
从数据中心创新到商业建筑应用的路径并非总是直截了当。地热井和近海海水冷却循环系统是针对特定问题——巨大且集中的热负荷——而商业办公楼和住宅建筑产生的热负荷密度远不及此。全浸没式冷却系统所需的基础设施和流体化学特性在传统建筑系统中没有明显的对应物。但其基本原理——在组件层面捕获热量，将其输送到闭环系统，并高效地排出或回收利用——却是建筑工程师几十年来一直在以较为原始的形式应用的原理。数据中心行业正在做的，是将这些原理推向极致，开发相关部件，培训人才，并在规模上验证其经济效益，最终使这些技术更容易被那些电力预算远低于9吉瓦的建筑应用所采用。商业地产行业长期以来一直采用源自更严苛环境的热管理创新技术。问题不在于数据中心冷却技术最终是否会影响普通建筑的散热方式。关键在于需要多长时间，以及哪些运营商会密切关注，以便在时机成熟时率先采取行动。
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