AI耗水，水务公司已无话语权

2023年，美国数据中心消耗了174亿加仑水。据美国能源部委托劳伦斯伯克利国家实验室编写的Shehabi等人（2024年）报告预测，到2028年，这一数字将达到380亿至730亿加仑。翻倍已成定局，翻四倍亦非不可能。公众讨论聚焦于太瓦时的消耗，另一种资源却在微软、谷歌园区地下的含水层中悄然减少。

水是AI环境影响讨论中的盲区。电费单上没有它的计量，它不产生绿色证书，也不出现在科技巨头的碳承诺里。英国最近开创了一个制度先例：将数据中心列为国家关键基础设施，伦敦由此实际上削弱了水务公司在旱期限制供水的权力。冷却系统的物理需求正在改写水资源法规。

要点

• 2023年，美国数据中心消耗174亿加仑水。Shehabi等人（LBNL，2024年）报告预测，2028年将升至380亿至730亿加仑。
• 据英国政府2025年报告，数据中心获得国家关键基础设施地位后，泰晤士水务公司在旱期限制其供水的空间实际上大幅收窄。
• 热力学层面的两难困境确实存在：蒸发冷却耗能少但耗水多，闭环冷却则相反。
• 微软、谷歌及部分欧洲运营商正在测试低耗水冷却系统，但大规模部署尚未得到验证。
• 监管压力持续上升：美国多个州已要求数据中心申报用水量，欧盟也在推进报告义务立法。

为什么AI比普通服务器更耗水

普通数据中心主要用水来维持服务器温度。逻辑直接：电能转化为热量，热量必须散出，蒸发的水带走热量。原理与工业冷却塔或汽车水箱相同。

生成式AI的变化在于强度。训练大型语言模型会让GPU连续数周乃至数月接近满负荷运行。推理阶段——即ChatGPT回答问题、Midjourney生成图像——则让GPU集群24小时不间断运转。加州大学河滨分校研究人员估计，在ChatGPT-3上进行一次二十到五十个问题的对话，约消耗500毫升水，相当于一瓶塑料瓶装水。乘以每天数百万用户，总量相当可观。

国际能源署《能源与AI》报告（2025年）证实了这一趋势：未来几年，数据中心用水量增速将超过用电量增速。原因在于AI加速计算架构将热量集中于更小的面积，需要更强的冷却能力。兆瓦与加仑的增长步调不一，但加仑正在提速。

物理约束，法令无法绕开

数据中心冷却系统主要分两类。第一类利用水的蒸发：水吸收服务器热量，在冷却塔中蒸发，水蒸气将热量带入大气。能效高，电费低，但耗水多，蒸发掉的水无法回收。第二类是闭环系统：水冷却服务器后，由冷水机组或热泵降温，再循环使用。耗水少，但电力消耗明显更高。

这不是价值观的取舍，而是受物理条件制约的工程选择。水资源充足、电价昂贵的地区，蒸发冷却合理；水资源稀缺、可再生能源充沛的地区，闭环冷却更优。问题在于，许多数据中心建设之初所在地水源充足，如今已今非昔比。

北弗吉尼亚州集中了全美约35%的数据中心产能，据行业估计为全球最高。该地区从切萨皮克湾流域和当地含水层取水，但近年来干旱频发，水资源压力持续上升。亚利桑那州是另一个数据中心重镇，直接受科罗拉多河用水限制约束。这些选址的依据是土地可用性、税收优惠和光纤网络接入，而非水资源条件。

英国先例说明了什么

2025年，英国政府在数字基础设施政策框架下发布了数据中心用水报告，结论明确：数据中心获得国家关键基础设施地位，在供应短缺时享有与医院、交通网络相同的保障级别。这一地位大幅降低了泰晤士水务在旱期切断数据中心供水的可能性——该公司本已面临财务和监管双重压力，服务范围覆盖伦敦及英格兰东南大部分地区。没有法律正式剥夺其限水权力，但关键基础设施身份为维持供应提供了强有力的法律推定。

这一选择有其经济逻辑。英国认定数据中心是经济增长引擎，托管金融服务或医疗系统的中心一旦非计划停机，后果难以承受。但这也在水资源分配中建立了一套隐性优先级：服务器用水排在花园之前，若干旱加剧，可能也排在农业之前。没有政客明说，但法律效果如此。

爱尔兰的情况与此相似。都柏林已成为欧洲最大数据中心枢纽之一，能源和水资源监管机构因低估需求增长，不得不重新修订规划模型。爱尔兰电网运营商EirGrid在2021年至2023年间对都柏林新增数据中心连接实施临时暂停，原因正是基础设施规划未能预见需求规模。水资源方面，同样的紧张态势正在形成。

大型运营商在做什么，以及尚未做什么

微软2024年宣布，将在新建站点部署闭环冷却系统，目标是2030年前实现”水正效益”——即全球运营回补给当地流域的水量超过消耗量。谷歌做出了类似承诺。Meta发布了各站点的详细用水数据。

这些承诺是真实的，但都不完整。闭环冷却在从零设计的新站点上运行良好，在现有设施上改造却困难得多，因为大多数现有设施是按蒸发冷却设计的。独立工程师的问题不在于技术是否存在——技术存在——而在于能否在已投入运营的数千万平方米数据中心面积上大规模推广。

其他路径也在探索之中。直接液冷将冷却液直接接触芯片，而非冷却整个机房空气，耗水量大幅下降。Vertiv和施耐德电气等公司已销售此类系统多年。介电浸没冷却将服务器完全浸入非导电液体，几乎完全消除用水。Submer和GRC（绿色革命冷却）等企业正在试点站点部署这项技术。瓶颈在于工业化成熟度和投资成本——后者仍远高于传统方案。

地理选址也是一个途径。位于冰岛、挪威、芬兰的数据中心，一年中大部分时间可利用室外冷空气降温，同步降低电耗和水耗。微软2018年宣布在挪威斯塔万格地区建设数据中心，2019年投入Azure服务，正是这一逻辑的体现。服务器余热还可输送至周边市政建筑供暖，将数据中心从单纯的能源消耗方转变为城市热网的参与者。这是北欧新建数据中心的可行路径，但对凤凰城或弗吉尼亚州劳登县的现有设施，作用有限。

能源转型与水资源转型密不可分：两种资源在同一站点同时承压，单独优化其中一种，解决方案注定不完整。

监管正在调整，但进展缓慢

2022年之前，美国没有任何一个州要求数据中心公开申报用水量。在环保组织、部分地方民选官员以及AI讨论持续升温的共同推动下，情况开始改变。加州2023年通过立法，要求超过一定规模的数据中心申报用水量。马里兰州和弗吉尼亚州随后出台了类似但约束力较弱的规定。这些措施是迈向信息透明的第一步，但均未设定用水上限。

欧盟走得更远。修订后的能效指令自2024年起要求500千瓦以上的数据中心申报用水效率（WUE）和能效，并引入余热再利用义务。这些规定适用于在欧洲设立的运营商，不适用于从其他大洲托管面向欧洲服务的运营商——欧盟委员会承认这一漏洞并计划填补。

报告本身也有难度。数据中心用水量的计算并不简单。冷却塔蒸发的”运营水”可以测量，但AWS、微软等大型运营商也将设备托管于非自有的托管中心，责任链随之变得复杂。芯片和设备制造中消耗的”隐含水”——据部分研究占总水足迹的相当比例——目前完全不在报告范围之内。

AI已深度渗透数字经济的众多领域，美国生产率数据即为佐证。问题不再是这类基础设施是否会增长——它必然增长——而是在什么条件下增长，以及自然资源如何分配。

下一个约束条件的地理分布

数据中心用水量高度集中。美国方面，北弗吉尼亚州、得克萨斯州、亚利桑那州、佐治亚州是主要集中地；欧洲方面，爱尔兰都柏林、德国法兰克福、荷兰阿姆斯特丹、瑞典斯德哥尔摩是主要枢纽。其中部分地区已面临水资源压力，其余地区在气候变化和需求增长的叠加效应下，也可能步其后尘。

这不是无法改变的宿命，而是选址决策的结果。今天关于新园区落地的选择——斯堪的纳维亚还是亚利桑那，水源充裕地区还是水资源紧张地区——将在二十到三十年内产生持续影响，这也是大型数据中心的典型寿命。部分市场参与者已开始将水资源风险纳入选址决策。贝莱德等机构投资者已将水资源压力指标引入数字基础设施投资分析框架。

用水竞争也将形成压力。据粮农组织数据，灌溉农业约占全球淡水消耗量的70%。数据中心目前规模尚远不及此，但在加利福尼亚中央谷地或得克萨斯平原等农业脆弱地区扩张，已产生具体的用水竞争，而非仅停留于理论层面。弗吉尼亚州已有数个县拒绝或有条件批准建筑许可，条件包括承诺实现用水中性。

减少数据中心用水量的技术已经存在。闭环冷却、介电浸没、冷空气冷却、余热再利用均是可投入运营的方案。缺失的是经济信号或监管信号——能够让系统性部署这些方案比短期最低成本方案更具吸引力。在美国大多数司法管辖区，水价依然低廉。只要蒸发冷却塔的建造和运营成本低于闭环系统，只要用水成本不反映其稀缺程度，市场本身不会推动这一转变。

英国先例提出的真正问题，不是数据中心在旱期是否值得受到保护，而是谁来决定用水的优先级——以及这个决定是经过公开讨论做出的，还是在一系列沉默的先例中悄然形成的。

来源

1. 英国政府——数据中心和AI用水报告（2025年）
2. Shehabi A. 等人，《美国数据中心能耗报告》——劳伦斯伯克利国家实验室（数据被美国环保署引用）
3. 国际能源署——《能源与AI》（2025年），iea.org
4. 环境与能源研究所（EESI）——《数据中心与能源》，eesi.org
5. 《消费者报告》——《AI隐藏的环境成本》，2024年
6. 欧盟能效指令（2023/1791），《欧盟官方公报》
7. LBNL – 2024年美国数据中心能耗报告（Shehabi 等人）
8. GOV.UK – 数据中心CNI认定（2024年9月）
9. GDSA – AI与数据中心用水（GOV.UK PDF）
10. 加州大学河滨分校——《让AI不那么渴》（arXiv:2304.03271）
11. 欧盟委员会 – EED / 授权法规 EU/2024/1364
12. 微软 – 2030年水正效益承诺
13. 谷歌 – 水资源管理承诺
14. IEA – 能源与AI（2025年）
15. Energy Connects / CRU – 爱尔兰暂停令结束（2025年12月）