數(shù)據(jù)中心的福音：廢熱將可循環(huán)利用

Patrick Nelson

萊斯大學(xué)的研究人員正在開(kāi)發(fā)一種系統(tǒng)，把廢熱轉(zhuǎn)化為光，再將光轉(zhuǎn)化為電，這有助于數(shù)據(jù)中心降低計(jì)算成本。

廢熱是計(jì)算的痛點(diǎn)。事實(shí)上，給計(jì)算機(jī)供電的大部分成本都可歸因于產(chǎn)生了不需要的熱量。這是因?yàn)椴牧现械碾娮鑼?dǎo)致電子電路效率低下，產(chǎn)生了熱量。處理器在不進(jìn)行任何計(jì)算的情況下，基本上是把昂貴的電能轉(zhuǎn)化為廢能。

這是一個(gè)根本性的問(wèn)題，而且一直沒(méi)有得到解決。但是，如果能把多余的熱量轉(zhuǎn)換回電能——把熱量循環(huán)回原來(lái)的能量形式，會(huì)怎樣呢？如果不是把數(shù)據(jù)中心的熱量簡(jiǎn)單地排放到大氣中（然后通過(guò)所謂的生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行消除），實(shí)際上可以用于運(yùn)行更多的機(jī)器。此外，由于已經(jīng)處理好了熱空氣，因此沒(méi)有什么需要進(jìn)行冷卻了，散熱成本會(huì)大幅度降低。

萊斯大學(xué)的科學(xué)家們正嘗試通過(guò)開(kāi)發(fā)熱凈化和轉(zhuǎn)換解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

目前，把熱量轉(zhuǎn)化為電能最有效的方法是使用傳統(tǒng)的渦輪機(jī)。

萊斯大學(xué)的研究生Chloe Doiron是該項(xiàng)目的共同負(fù)責(zé)人，他在該校網(wǎng)站的一篇新聞文章中介紹說(shuō)，渦輪機(jī)的“轉(zhuǎn)換效率大約是50%”。渦輪機(jī)把蒸汽或者燃燒氣體等流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。然后，流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)安裝在軸上的葉片，軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，從而產(chǎn)生電力。

這是不錯(cuò)的解決方案。然而研究人員解釋說(shuō)，問(wèn)題在于“這些系統(tǒng)不容易實(shí)現(xiàn)”。問(wèn)題是渦輪機(jī)有各種各樣的運(yùn)動(dòng)部件，又大又吵又亂。

熱發(fā)射機(jī)能夠比渦輪機(jī)更好地把熱量轉(zhuǎn)化為能量

更好的選擇是一種固態(tài)的熱裝置，它可以從熱源吸收熱量，并直接將其轉(zhuǎn)換，甚至直接輸送給所連接的電池。

研究人員說(shuō)，一臺(tái)熱發(fā)射機(jī)能夠吸收熱量，將其壓縮到緊湊而且易于捕獲的帶寬通道中，然后以光的形式發(fā)射出去。巧妙的是，它們能直接把光轉(zhuǎn)化為電能，就像我們目前在太陽(yáng)能系統(tǒng)中所看到的那樣。

萊斯大學(xué)教授Junichiro Kono在文章中說(shuō)：“熱光子就是從熱體中發(fā)出的光子。如果你通過(guò)紅外熱像儀看一些發(fā)熱的物體，就會(huì)看到它發(fā)光。熱像儀捕捉到了這些熱激發(fā)的光子。”實(shí)際上，在某種程度上，所有受熱表面都會(huì)發(fā)出熱輻射光。

萊斯大學(xué)研究小組想利用一層排列整齊的碳納米管薄膜來(lái)完成這項(xiàng)工作。測(cè)試系統(tǒng)將被設(shè)計(jì)成一個(gè)實(shí)際的太陽(yáng)能電池板。這是因?yàn)樘?yáng)能電池板也會(huì)因熱量而損失能量，是適用于該項(xiàng)工作的很好的工作環(huán)境。這一概念也適用于其他效率低下的技術(shù)。研究人員說(shuō)：“任何由于熱而損失能源的系統(tǒng)都將變得更加高效。”

Doiron說(shuō)，大約20%的工業(yè)能源消耗都來(lái)自多余的熱量。這浪費(fèi)了很多能源。

其他熱轉(zhuǎn)換解決方案

其他的熱轉(zhuǎn)換裝置也取得了進(jìn)展。目前商用的熱電技術(shù)能夠把溫差轉(zhuǎn)換為電能，而且不需要移動(dòng)部件。這是通過(guò)對(duì)特制材料進(jìn)行加熱來(lái)工作的。當(dāng)一端冷而另一端熱時(shí)，電子就會(huì)流動(dòng)。猶他大學(xué)正在研究芯片硅，當(dāng)兩片晶圓中的一片變熱時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電能。

Patrick Nelson是音樂(lè)產(chǎn)業(yè)交易出版物《生產(chǎn)者報(bào)告》的編輯和出版人，曾為許多科技博客撰稿。Nelson還寫(xiě)過(guò)一部經(jīng)典小說(shuō)《蔓延論》。

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https：//www.networkworld.com/article/3410578/data-centers-may-soon-recycle-heat-into-electricity.html