数据中心泵系统优化节能潜力有多大？可达60%！

从自动驾驶汽车到科学突破：人工智能为我们带来前所未有的机遇。然而，要实现这些机遇，我们需要建设更多的数据中心，这将导致能源消耗大幅增加，给气候保护和各国基础设施带来挑战。在这一领域，高效的泵和阀门可以提供解决方案。

互联网流量增长信息图

数据中心需求持续攀升

无论是在线视频、会议通话，还是与大语言模型对话，我们日常使用的信息，都通过互联网从数据中心传送而来。这些数据中心需要处理越来越大量的数据。从2015年到2023年，全球互联网用户从30亿增长到54亿。此外，视频流媒体和移动设备推动了个人数据量的激增，平均每人每月从网络下载268GB数据。在2015年至2023年间，互联网数据传输从600亿GB激增至4400亿GB。数据中心的能源投入持续攀升，而人工智能，将把这一趋势推向前所未有的高度。

人工智能是能源消耗大户：与消耗0.0003千瓦时(kWh)电力的谷歌搜索相比，一次ChatGPT-3对话预计消耗0.0029千瓦时——几乎是前者的十倍。国际能源署(IEA)预测，到2026年，全球数据中心、加密货币和人工智能的年度用电量将从460太瓦时(TWh)增长到620-1050太瓦时之间。这相当于全球能源消耗的约2%，与瑞典到德国等规模国家的用电量相当。

2026年前全球数据中心与人工智能能耗预测

来源：国际能源署

NVIDIA的DGX H100系统目前被认为是最强大的AI服务器之一，功耗高达10.2千瓦，相当于一个商用厨房的专业电炉。其前代产品DGX A100(已于2024年1月停产)最大功耗仅为6.5千瓦。而NVIDIA于2024年3月发布的最新系统DGX B200，功耗将达到14.3千瓦。

在某些国家，数据中心的能源需求将达到惊人规模：以爱尔兰为例，数据中心用电量已占该国总用电量的17%。根据IEA估计，这一比例到2026年将升至32%——这将给该国的气候目标和基础设施带来相应挑战。而泵和阀门可以在解决这些问题方面发挥重要作用。

数据中心用电构成信息图

冷却系统：能耗的重要组成部分

数据中心的处理器需要高功率输入的原因是，大部分能量都以热量的形式耗散了。因此，冷却系统占据了数据中心30%至50%的能耗。除了用风扇来进行冷却以外，数据中心一般还会配备填充了水，或水-乙二醇混合液的冷却回路。通过蒸发冷却器或冷却塔，来冷却数据中心的内部空气，从而将其室内温度调节至适合处理器运转的状态。目前，高效的泵和阀门在使数据中心尽可能环保和经济地运行这一过程中，正在发挥关键的作用，随着人工智能的兴起，冷却系统及其中的泵阀产品的角色将变得更加重要。

AI应用将在单个服务器机架中集中越来越多的功率，产生更多热量，需要更高效的制冷。在这一点上，空气作为冷却介质已达到极限；新型温控方案势在必行。提高制冷效率的一个选择是增加使用水而非空气。与空气相比，水的能量吸收能力是空气的四倍。

采用双泵驱动水路循环的

典型数据中心制冷系统结构

数据中心制冷系统通常采用两个泵驱动的水路循环。制冷系统使用液体冷却的程度越高，冷却液越接近处理器，所需的能量输入就越低。随着人工智能的兴起，业界开始关注将热交换器直接安装在服务器机架中（背门制冷或机架内制冷），或为处理器配备独立冷却回路（类似游戏PC的直接液体冷却或芯片直冷）的制冷方案。例如，美国特斯拉公司在德克萨斯州启用了一个使用50,000块NVIDIA芯片的AI数据中心。据预测，该中心全面运营后的功耗将达到500兆瓦。他们选择了芯片直冷方案，据制造商称，这将使制冷的能耗降低89%。

为应对人工智能带来的挑战，数据中心运营商必须提高制冷效率。这可以通过更多采用液体冷却并使这些制冷系统达到最高效率来实现。制冷回路的高效率不仅取决于热交换器、泵和阀门等单个组件的高效率，这些组件还必须相互匹配，确保作为一个系统高效协同工作。而这种系统的整体观正是KSB的优势所在。

对泵系统进行整体优化可实现最大节能潜力

上图数据显示了整体系统优化的重要性。通过安装如KSB Etanorm等高效泵，可节省制冷回路10%的能耗。凯士比的工程师优化了该泵的叶轮设计，在确保最佳效率的同时，还能防止在低压条件下因气蚀而导致性能下降。其同步磁阻电机符合最高能效等级IE5（IEC/TS 60034-30-2）的要求；与IE4相比，电机损耗进一步降低20%。

通过使用变频器控制泵电机，还可额外节省10%的能耗。例如，KSB的凯泵卫士数字化产品可根据电机输入功率和转速估算当前工作点。它能识别极端部分负载、空转或过载等电机效率低下的情况，并根据实际需求调整转速。

然而，最大的优化潜力在于改进整个系统——总计可节省高达60%的能耗。例如，通过确定实际所需的系统压力来相应地选择泵和叶轮尺寸，或防止阀门或瓶颈造成的压力损失，就可以实现这一节能比例。

KSB的专业知识确保制冷系统的最优选择。以FluidFuture®服务为例，凯士比专家通过测量、选择合适的高效泵和组件，并负责正确的安装和调试，充分挖掘节能潜力。FluidFuture®节能理念还包括系统的持续监控运行。

我们节能且可靠的泵和阀门能以最低能耗实现最高性能，持续助力降低数据中心的能源成本。

Etanorm泵是数据中心水路或水/乙二醇混合液路循环的成熟可靠解决方案。基于自主研发，KSB工程师开发出效率最优的叶轮。其低NPSHr（所需正吸入压头）即使在低吸入压力下也能防止气蚀。

即便IE5电机仅运行在额定功率的25%时，在二次方转矩-转速曲线下，其效率仍能达到额定效率的95%。泵的优异吸入性能确保运行平稳，磨损极小。通过根据实际运行条件灵活调整叶轮标称直径（切割），可显著降低泵的运行成本。

配合PumpDrive变频器和PumpMeter智能压力变送器，可实现高效透明的运行。由于同步磁阻电机不含稀土永磁体，使得整个泵组具有很高的可持续性。

这是一种坚固耐用的多用途蝶阀，适用于较大的管道直径。符合EN和ISO 5211标准，适用于多种系统和行业。

阀门内衬有弹性材料，如EPDM（乙烯丙二烯单体）或丁腈橡胶，具有优异的密封和抗腐蚀性能。蝶阀可通过手柄或BOAXMAT-S及BOAXMAT-SF等电动执行器进行操作。

该阀门特别适合热水介质的应用。热隔绝设计可有效防止热量传递到手柄或与之相连的执行器。阀体和手柄之间的加长阀颈可用于管道保温。可选配精度等级为1级的温度计。