數據中心的福音：廢熱將可循環利用

Patrick Nelson

萊斯大學的研究人員正在開發一種系統，把廢熱轉化為光，再將光轉化為電，這有助于數據中心降低計算成本。

廢熱是計算的痛點。事實上，給計算機供電的大部分成本都可歸因于產生了不需要的熱量。這是因為材料中的電阻導致電子電路效率低下，產生了熱量。處理器在不進行任何計算的情況下，基本上是把昂貴的電能轉化為廢能。

這是一個根本性的問題，而且一直沒有得到解決。但是，如果能把多余的熱量轉換回電能——把熱量循環回原來的能量形式，會怎樣呢？如果不是把數據中心的熱量簡單地排放到大氣中（然后通過所謂的生態效應進行消除），實際上可以用于運行更多的機器。此外，由于已經處理好了熱空氣，因此沒有什么需要進行冷卻了，散熱成本會大幅度降低。

萊斯大學的科學家們正嘗試通過開發熱凈化和轉換解決方案來實現這一點。

目前，把熱量轉化為電能最有效的方法是使用傳統的渦輪機。

萊斯大學的研究生Chloe Doiron是該項目的共同負責人，他在該校網站的一篇新聞文章中介紹說，渦輪機的“轉換效率大約是50%”。渦輪機把蒸汽或者燃燒氣體等流體的動能轉化為機械能。然后，流動的蒸汽推動安裝在軸上的葉片，軸帶動發電機，從而產生電力。

這是不錯的解決方案。然而研究人員解釋說，問題在于“這些系統不容易實現”。問題是渦輪機有各種各樣的運動部件，又大又吵又亂。

熱發射機能夠比渦輪機更好地把熱量轉化為能量

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

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

萊斯大學教授Junichiro Kono在文章中說：“熱光子就是從熱體中發出的光子。如果你通過紅外熱像儀看一些發熱的物體，就會看到它發光。熱像儀捕捉到了這些熱激發的光子。”實際上，在某種程度上，所有受熱表面都會發出熱輻射光。

萊斯大學研究小組想利用一層排列整齊的碳納米管薄膜來完成這項工作。測試系統將被設計成一個實際的太陽能電池板。這是因為太陽能電池板也會因熱量而損失能量，是適用于該項工作的很好的工作環境。這一概念也適用于其他效率低下的技術。研究人員說：“任何由于熱而損失能源的系統都將變得更加高效。”

Doiron說，大約20%的工業能源消耗都來自多余的熱量。這浪費了很多能源。

其他熱轉換解決方案

其他的熱轉換裝置也取得了進展。目前商用的熱電技術能夠把溫差轉換為電能，而且不需要移動部件。這是通過對特制材料進行加熱來工作的。當一端冷而另一端熱時，電子就會流動。猶他大學正在研究芯片硅，當兩片晶圓中的一片變熱時，就會產生電能。

Patrick Nelson是音樂產業交易出版物《生產者報告》的編輯和出版人，曾為許多科技博客撰稿。Nelson還寫過一部經典小說《蔓延論》。

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