北美用水市场规模及份额
北美水消费市场分析
北美水消费市场在2025年达到1.08万亿升，预计到2030年将达到1.69万亿升，复合年增长率为9.40%。此次扩建与支持人工智能和 5G 工作负载的超大规模数据中心扩建以及美国更严格的市政用水法规紧密相关。液体冷却架构（尤其是直接芯片设计）正在加速发展，因为它们可以处理高热密度，但在提高计算效率的同时也增加了绝对水需求。运营商的应对措施是在水资源丰富的地区集中设施，并投资现场处理系统以减少饮用水的取水量。弗吉尼亚州和亚利桑那州等干旱中心的水价不断上涨，加上 ISO/IEC 30134-9 的披露要求，加强了水资源管理作为董事会级别的优先事项。这结果是，北美水消耗市场正在从自愿可持续发展转向强制合规，这为经过验证的节水冷却创新创造了溢价。
主要报告要点
- 按水采购来源划分，2024 年饮用水占北美水消耗市场份额的 63%；预计到 2030 年，非饮用水和经过处理的灰水的复合年增长率将达到最快的 9.56%。
- 按数据中心类型划分，云服务提供商将在 2024 年占据 48% 的收入份额，而托管设施预计到 2030 年将以 10.20% 的复合年增长率增长。
- 按数据中心规模计算，大型设施占北美用水市场规模的 36%。到 2024 年，大型设施预计将以 11.12% 的复合年增长率增长，到 2030 年。
- 通过冷却技术，空气系统到 2024 年将保持 83% 的份额；直接芯片液体冷却在预测期内将创下 12.4% 的最高复合年增长率。
- 按国家划分，美国占 2024 年用水量的 90.70%，而加拿大到 2030 年将以 10.70% 的复合年增长率增长。
北美用水市场趋势和见解
驱动因素影响分析
| 由人工智能和 5G 工作负载驱动的超大规模扩张 | +3.2% | 北美，集中在弗吉尼亚州、德克萨斯州、亚利桑那州 | 中期（2-4 年） |
| +1.8% | 美国，尤其是加利福尼亚州、弗吉尼亚州、德克萨斯州 | 短期（≤ 2 年） | |
| 直接芯片液体冷却系统的快速采用 | +2.1% | 全球、北美超大规模站点的早期采用 | 中期（2-4 年） |
| 水积极承诺和现场采伐以确保当地批准 | +1.4% | 北美，在缺水地区扩大规模 | 长期（≥ 4 年) |
| 公用事业 - 数据中心电力采购合同捆绑低水可再生能源 | +0.9% | 北美，溢出到可再生能源丰富的地区 | 长期（≥ 4 年） |
| ESG 报告要求和可持续发展要求 | +1.1% | 全球，北美和欧盟最严格 | 中期（2-4 年） |
| 来源： | |||
AI 和 5G 工作负载驱动的超大规模扩展
针对 AI 模型训练而优化的设施消耗的冷却量增加 10-50 倍佤族比传统的服务器群要多。微软披露，2022 年用水量为 17 亿加仑，与 GPU 集群相关的用水量猛增 34%，而谷歌爱荷华园区 2023 年用水量为 9.8 亿加仑。直接芯片冷却的散热效率比空气高 3,500 倍，但它增加了总用水量，促使选址转向有安全供应的盆地。这些动态正在改变北美用水市场的地理足迹，使当地水文成为容量规划的主要因素。
美国市政许可证中强制披露 WUE
加利福尼亚州于 2025 年 1 月生效的永久节水规则迫使大型用户报告用水效率并达到规定的目标，否则每天将被处以最高 10,000 美元的罚款。弗吉尼亚州和德克萨斯州的类似法令正在将信息披露从营销指标转变为批准先决条件。 ISO/IEC 30134-9 提供统一的方法，生成同行基准数据这加剧了水绩效方面的竞争[1]ISO，“ISO/IEC 30134-9:2022 数据中心 KPI - 水”，iso.org。公共透明度正在加速对计量和分析平台的投资，这些平台可识别隐藏泄漏并优化冷却回路，从而提高北美用水市场中节水技术的可寻址支出。
直接芯片液体冷却系统的快速采用
开利于 2025 年 2 月推出了 QuantumLeap 套件，并收购了 ZutaCore 的股权，以加快针对人工智能集群的液体冷却模块的商业化。 Digital Realty 于 2024 年 5 月增加了交钥匙直接液体冷却服务，这表明托管提供商必须提供高密度机架，否则将面临租户流失的风险。微软的生命周期评估表明，闭环液体系统可以减少高达 52% 的蓝水提取量与空气冷却相比，同时实现区域能源项目的热回收。随着成本下降，液体冷却有望取代传统的 CRAC 设备，并重塑整个北美用水市场的供应商力量。
积极用水承诺和现场收集以确保获得当地批准
Google 的目标是到 2030 年实现 120% 的补水率，而 Amazon 正在美国每个新园区推出再生水网络。建筑商现在将雨水收集、灰水再利用和大气收集器整合在一起，以抵消抽取量并克服干旱县的许可障碍。通过添加膜生物反应器工厂和人工智能泄漏检测软件，Digital Realty 到 2023 年实现了 43% 的非饮用水使用率。这些举措提高了资本强度，同时确保了社区商誉，加强了水资源管理作为北美水消费市场的竞争优势。
限制影响分析sis
| 主要DC中心的严重干旱和水费上涨 | –2.3% | 弗吉尼亚州、亚利桑那州、德克萨斯州、加利福尼亚州 | 短期（≤ 2 年） |
| 更严格的州地下水开采上限 | –1.7% | 加利福尼亚州、内华达州、亚利桑那州；向西扩张 | 中期（2-4年） |
| Indir投资者对水足迹（发电）的审查 | –0.8% | 北美，尤其是煤炭密集型电网 | 长期（≥ 4 年） |
| –1.1% | 全球缺水地区 | 中期（2-4年） | |
| 资料来源： | |||
严重干旱和主要华盛顿中心水费上涨
弗吉尼亚州数据中心用水量从 2019 年的 11.3 亿加仑攀升至 2023 年的 18.5 亿加仑，引发阶梯关税上调和季节性上限。亚利桑那州监管者正在讨论菲尼克斯周边校园的强制性效率标准，而社区的反对导致全国范围内价值 640 亿美元的项目被推迟或取消。运营商现在必须对数十年的水预算进行建模，并针对关税升级进行对冲，增加成本和风险，从而影响北美水消费市场的前景。
更严格的州地下水提取上限
加利福尼亚州的可持续地下水管理法案禁止超过含水层补给率的提取，迫使开发商确保替代供应或投资补给信贷。内华达州和亚利桑那州正在制定类似的上限，每个许可证都需要经过水文学家验证的 20 年水平衡研究。合规费用（包括连续监测井和先进的防漏传感器）提高了进入壁垒，有利于大型运营商能够在大型园区中摊销成本。这些政策转变限制了土地供应并使扩张变得复杂北美水消费市场的战略。
细分市场分析
按水采购来源：饮用水依赖刺激多元化
2024 年饮用水系统提供了 63% 的取水量，但该细分市场仅以 9.56% 的复合年增长率增长，这一速度几乎与整个北美地区一致水消费市场。 2025 年，北美饮用水源用水市场规模为 6818 亿升，反映了市政供水合同的可靠性和监管明确性。尽管如此，由于费率结构对重度用户不利，直接空气冷却改造和闭环处理正在受到青睐。
非饮用水和经过处理的灰水的采用正在增加，因为运营商可以在现场回收排污水和暖通空调冷凝水。 Digital Realty 报告称，在清洁冷却塔污水的膜生物反应器的支持下，到 2023 年替代率将达到 43%和标准。以加利福尼亚州为首的多个城市最终确定了 2025 年再利用指南，简化了灰水管道的审批流程。因此，从地表水取水到大气发电机等替代来源将在 2030 年后将整个北美用水市场的饮用水依赖性降低到 50% 以下。
按数据中心类型：托管上升
云服务提供商 (CSP) 到 2024 年将占据 48% 的用水量，依靠垂直整合来确保全国范围内的廉价用水。它们的规模使得大型处理厂和含水层补给项目成为可能，从而稀释了关税上涨的影响。相比之下，企业运营商正在迁移到主机托管，以减轻与水相关的合规成本，推动该细分市场实现 10.20% 的复合年增长率，远远高于北美水消费市场的整体增长率。
托管供应商通过保证服务级别协议内的 WUE 级别来实现差异化。 Digital Realty 和 Equinix 都拥有推出了人工智能泄漏检测仪表板，租户可以实时跟踪，与企业 ESG 披露保持一致。这一趋势将议价能力重新分配给了能够记录低水足迹的供应商，从而进一步重塑了北美用水市场的采购策略。
按数据中心规模：超大规模优势
大型数据中心占当前市场容量的 36%，受益于现有的基础设施和运营优化，可实现大规模部署中的高效用水。由于运营商追求水采购、处理和回收系统的规模经济，降低单位消耗成本，超大型设施的复合年增长率最高，达到 11.12%。大型园区可以证明现场海水淡化、再生水管道和深湖冷却水库的合理性，从而降低每升的边际成本。北美大型企业用水量市场份额因此，随着规模较小的设施在合规开销方面苦苦挣扎，规模化站点稳步增长。 大型和大型设施可以改造液体冷却，但中小型设施面临整合压力，因为它们缺乏资金来满足地下水监测要求。 QTS 耗资 7.5 亿美元在锡达拉皮兹 (Cedar Rapids) 建设的项目展示了规模经济：由冗余雨水蓄水池支持的 80 兆瓦无水冷却平台。这些布局设定了新的效率基准，规模较小的竞争对手难以复制，从而加深了北美用水市场规模化的竞争护城河。
冷却技术：液体系统颠覆现状
到 2024 年，基于空气的 CRAC 和 CRAH 机组仍占已安装冷却的 83%，并且由于遗留工作负载，复合年增长率为 11.82%。然而，人工智能集群现在每个机架的功率超过 80 kW，突破了空气的热极限。直接到芯片的液体冷却从源头消除热量并支持超出的机架密度d 150 kW，占地面积减少高达 30%，并实现区域系统的热量再利用。
浸入式水浴和蒸发塔作为过渡技术，但微软正在测试使用热管和外部散热器的零水间接冷却，以便于 2026 年部署。随着组件可靠性的提高，液体冷却将在 2027 年后占据新建建筑的大部分份额，而空气冷却将主要在改造环境中继续存在。这一技术支点是北美水消费市场长期发展轨迹的基石。
地理分析
2025年美国占总水量的90.70%，相当于北美水消费市场规模的9796亿升。由于纤维密度和公用事业激励措施，弗吉尼亚州北部和达拉斯-沃斯堡的增长仍然强劲，但长期干旱正在考验大规模扩张的可行性。昂斯。永久性的效率法规意味着只有拥有先进的水管理团队的运营商才能获得新的许可证。
加利福尼亚州拥有 3.5 吉瓦的项目管道，说明了这种紧张局势：资源可用性紧张，但靠近技术人才和可再生能源，证明在严格的保护指令下继续建设是合理的[2]加利福尼亚州水资源控制委员会， “永久节水条例”，waterboards.ca.gov。运营商的应对措施是采用液体冷却与循环水计划相结合，例如圣克拉拉谷水区的紫色管道计划，将 WUE 保持在 0.3 升/千瓦时以下。这些适应措施有助于保持北美水消费市场的扩张，即使在干旱地区也是如此。
随着开发商向北寻找丰富的水源和资源，加拿大到 2030 年的复合年增长率将达到 10.70%d 较低的环境温度。 eStruxture 的 18 亿美元投资将蒙特利尔和温哥华推向超大规模地图，利用水力发电网抑制与火力发电相关的间接冷却水[3]eStruxture， “Fengate 领导的财团投资 18 亿美元用于加拿大扩张”，eStruxture，estruxture.com。 Hydro-Québec 预计 2023 年至 2032 年间数据中心电力需求将增加 4.1 TWh，突显加拿大在北美水消费市场中的优势地位。
竞争格局
适度整合定义了北美地区水消费市场。排名前五的超大规模云提供商合计约占数据中心总容量的 68%，这为他们提供了杠杆作用管理散装水合同的市政公用事业。微软的零水冷却研发计划于 2026 年推出，体现了技术和采购的垂直整合。
战略联盟正在成倍增加。 Carrier 与 ZutaCore 的合作使硬件设计与冷却化学相结合，而 Digital Realty 则与戴尔和英特尔合作验证液体就绪主机托管套件。这些举措加速了商业化周期，并锁定了较小的现有企业无法轻易复制的供应链关系。
空白领域的进入者通过极高的用水效率而脱颖而出。巴西 Scala 数据中心的“AI City”园区正在向亚利桑那州和内华达州的潜在站点 [alliance.com]（占位符）输出零 WUE 蓝图，而大气水生成初创公司则吸引了墨西哥干旱高地的运营商。随着受阻项目的拟议资本超过 640 亿美元，地方当局越来越青睐那些具有可衡量水平的建筑商补水计划，进一步改变北美用水市场的议价能力。
近期行业发展
- 2025 年 6 月：加州大学圣地亚哥分校宣布在被动冷却方面取得突破，采用工程纤维膜技术，通过蒸发去除热量，并可显着减少数据中心的用水量。
- 4 月2025 年：CyrusOne 在德克萨斯州沃思堡的 DFW7 园区破土动工，初始容量为 70 MW，重点关注可持续冷却技术。
- 2025 年 2 月：开利推出 QuantumLeap 冷却解决方案套件，并宣布对 ZutaCore 进行战略投资，以加速整个数据中心市场采用直接芯片液体冷却技术。
- 2025 年 1 月：统一数据这些中心获得了 120 亿美元的股权和债务融资，以扩大整个美洲的人工智能基础设施，强调创新主动冷却系统，满足高性能计算用水量要求。
FAQs
到 2030 年，北美用水市场的预计规模是多少？
预计到 2030 年，该市场将达到 1.69 万亿升，增长率为复合年增长率为 9.40%。
按数据中心类型划分，哪个细分市场扩张最快？
主机托管设施的发展速度为 10.20%随着企业将工作负载转移到共享基础设施，复合年增长率将持续到 2030 年。
当前冷却有多少依赖于基于空气的系统？
基于空气的解决方案仍然占主导地位到 2024 年，83% 的装机容量将逐渐被液体冷却所取代。
为什么超大规模数据中心的份额正在增加？
其规模支持现场处理、再利用和替代来源，实现 11.12% 的复合年增长率，同时降低单位水成本。
