目前國內(nèi)多數(shù)情況下是通過改造現(xiàn)有建筑體來構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，對建筑體本身的“綠色”考慮不足，這也是經(jīng)常被忽略的一個因素。很顯然，綠色數(shù)據(jù)中心應(yīng)當是綠色建筑。所謂“綠色建筑”實際上是一個寬泛的理念，它既包括了建筑體本身的“綠色”，同時又要求建筑體在其整個生命周期都應(yīng)該是綠色的，包括廢棄階段。

  數(shù)據(jù)中心建設(shè)在總體設(shè)計中，主要從TCO、總體空間規(guī)劃、合理氣流組織、系統(tǒng)融合構(gòu)建等方面考慮節(jié)能途徑與節(jié)能措施。數(shù)據(jù)中心的總體設(shè)計更需要關(guān)注工程初期設(shè)計的合理性和適用性，充分考慮到如何在建設(shè)期和運營期內(nèi)降低數(shù)據(jù)中心的日常運營成本，即能耗成本，同時降低數(shù)據(jù)中心的TCO，以提高數(shù)據(jù)中心的整體經(jīng)濟效用比。

  目前，化、高等級的數(shù)據(jù)中心已從一幢建筑體逐漸發(fā)展成為建筑群體。例如：災(zāi)難備份中心包括數(shù)據(jù)中心機房主體建筑、動力中心、辦公樓、配套研發(fā)樓和生活輔助樓等。數(shù)據(jù)中心合理的總體規(guī)劃、空間與平面布局是依據(jù)建設(shè)需求進行總體設(shè)計的第一步，也是重要的一步。總體規(guī)劃確定數(shù)據(jù)中心的等級規(guī)模和系統(tǒng)構(gòu)成，空間與平面布局確定數(shù)據(jù)中心機房的場地分隔、工作流程以及建設(shè)工藝。現(xiàn)行數(shù)據(jù)中心采用機房密閉護圍、大空間、少隔斷、適宜的空間容積、人機區(qū)域分離、區(qū)域集中監(jiān)控等，這些都是新一代數(shù)據(jù)中心空間與平面布局所崇尚的設(shè)計理念與節(jié)能策略。

 

  1.建筑圍護

  數(shù)據(jù)中心通過精密空調(diào)的運行來確保IT設(shè)備運行所需的特定溫濕度環(huán)境。因此，數(shù)據(jù)中心建筑圍護的熱工特性是影響精密空調(diào)設(shè)備能效的重要因素之一。

  我國地域廣闊，各地氣候條件差別非常大，全國劃分為五個氣候區(qū)域，建筑節(jié)能對不同氣候區(qū)域的建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱要求有著不同的規(guī)定。

  對于建筑體內(nèi)的數(shù)據(jù)中心機房區(qū)域，其環(huán)境溫度和濕度是基于設(shè)備環(huán)境的要求和機房設(shè)計標準而定的，通常需要在符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》的前提下，加強對數(shù)據(jù)中心機房區(qū)域進行建筑熱工復(fù)合計算和設(shè)計處理。同時，根據(jù)數(shù)據(jù)中心所在外部環(huán)境、機房區(qū)域位置的內(nèi)外部環(huán)境，以及數(shù)據(jù)中心內(nèi)各功能區(qū)域相鄰布局的內(nèi)部環(huán)境，對IT關(guān)鍵設(shè)備區(qū)域加強措施，合理計算保溫隔熱的熱工參數(shù)，選擇適宜的圍護結(jié)構(gòu)與材料。使用傳熱系數(shù)值小的絕熱材料，對頂、地、墻的六方體進行絕熱，以減少圍護結(jié)構(gòu)四周的傳熱系數(shù)，整體將數(shù)據(jù)中心的機房區(qū)域包裹起來，可以達到較好的密閉保溫節(jié)能效果。

  對數(shù)據(jù)中心機房區(qū)域應(yīng)當采用無窗密閉護圍，以避免和減少進入室內(nèi)的太陽輻射以及窗或透明幕墻的溫差傳熱，是降低空調(diào)能耗的主要途徑和措施之一。對數(shù)據(jù)中心的支持區(qū)和輔助房間等功能區(qū)采用有窗玻璃護圍時，應(yīng)該控制建筑朝向及窗墻面積比，采用雙層玻璃窗或low-e玻璃(幕墻)，并輔助采用遮陽設(shè)施(外遮陽、內(nèi)遮陽等)來減少太陽輻射量。

  2.空調(diào)系統(tǒng)

  數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)設(shè)備的主要節(jié)能途徑和節(jié)能措施包括制冷負荷計算、合理設(shè)定參數(shù)、送回風方式、選用高能效比設(shè)備、冷熱風預(yù)處理及動態(tài)組合運營等。

  計算數(shù)據(jù)中心制冷負荷包括數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)設(shè)備的散熱、建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱、太陽輻射熱、人體散熱散濕、照明設(shè)備散熱和新風負荷等。合理控制數(shù)據(jù)中心區(qū)域內(nèi)的制冷參數(shù)，即設(shè)定合理的溫濕度。據(jù)有關(guān)報道，制冷參數(shù)變化1℃，可能會產(chǎn)生5%~10%能耗變化。

  精密空調(diào)系統(tǒng)需要對溫濕度進行精確控制，空調(diào)機具有四種功能：制冷、電加熱、加濕和除濕。目前多數(shù)數(shù)據(jù)中心采用多臺空調(diào)獨立運行模式，可能會產(chǎn)生某些問題：由于產(chǎn)品的非一致特性、參數(shù)設(shè)置的不合理及機房氣流組織的不確定性，可能導(dǎo)致同一機房內(nèi)多臺空調(diào)運行在不同的狀態(tài)，即有些空調(diào)在加濕狀態(tài)而有些空調(diào)在除濕狀態(tài)，白白消耗能源。針對上述情況，現(xiàn)在大多數(shù)設(shè)備廠家推出了精密空調(diào)群控系統(tǒng)，使同一機房內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)工作在相同的狀態(tài)上，從而避免了能源的無謂消耗。

  目前，部分用戶取消了精密空調(diào)機內(nèi)的小功率加濕器，轉(zhuǎn)而采用獨立大功率的加濕系統(tǒng)，同時根據(jù)熱負荷的實際情況自動調(diào)節(jié)空調(diào)風機送風的變風量系統(tǒng)。現(xiàn)已有廠家推出了這樣的產(chǎn)品，在實際運行中起到了顯著的節(jié)能效果。雖然在設(shè)備采購成本上有所增加，相信在不久的將來，隨著技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品價格會趨于合理。目前還有一些空調(diào)方面的節(jié)能方案，已經(jīng)在節(jié)能方面取得了可喜的效果，但由于技術(shù)和產(chǎn)品價格等原因，還沒有被普遍采用。

  3.機房配電系統(tǒng)

  配電系統(tǒng)的節(jié)能主要依靠系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品性能的提高。在系統(tǒng)設(shè)計上應(yīng)當采用適合自身需要的設(shè)計，避免過度規(guī)劃。在系統(tǒng)配置上，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心設(shè)備負載的特性，對系統(tǒng)諧波進行有效的治理。產(chǎn)品性能的提高則有賴于配電設(shè)備生產(chǎn)商的技術(shù)進步，在產(chǎn)品的選擇上用戶需要平衡產(chǎn)品性能和價格的關(guān)系。對于機房配電系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)關(guān)注以下幾個方面。

  (1)合理規(guī)劃系統(tǒng)冗余度，重點關(guān)注設(shè)備運行是否處于高效狀態(tài)。

  (2)關(guān)注電力傳輸電纜運行的經(jīng)濟性選擇，在電纜線損與價格上尋找平衡點。不能只關(guān)注初期投資成本而忽視長期運行的線損。這是數(shù)據(jù)中心建設(shè)過程中長期被忽視的一個問題。

  (3)應(yīng)采用損耗低的變壓器產(chǎn)品，例如S10型比S9型變壓器的空載和負載損耗低10%。

  (4)功率因數(shù)補償。應(yīng)對配電系統(tǒng)進行功率因數(shù)補償，提高自然功率因數(shù)。

  (5)諧波治理。供電系統(tǒng)中的無功功率主要是由相位角和高次諧波造成，治理諧波對提高電能的使用效率至關(guān)重要。目前治理的方式主要采用增加無源濾波器、有源吸收濾波器和靜止無功發(fā)生器等，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的實際情況合理選擇。

  (6)選擇高效UPS電源系統(tǒng)。目前常規(guī)的UPS電源系統(tǒng)的效率基本可達到93%，有些特殊形式的UPS系統(tǒng)效率高達98%。例如飛輪儲能UPS系統(tǒng)，后備電力由高速飛輪提供，省去了蓄電池，在性能提高的同時更加環(huán)保，是UPS未來發(fā)展的方向之一。但由于后備時間要達到常規(guī)系統(tǒng)的相同時間，其產(chǎn)品價格還相當昂貴，目前的使用案例不多。

  (7)選擇高效節(jié)能照明燈具和智能照明控制系統(tǒng)。在滿足眩光和顯色要求的前提下，盡量選擇高效燈具。智能照明控制系統(tǒng)可以靈活方便的根據(jù)需要控制和管理照明系統(tǒng)。

  (8)合理利用自然光源。根據(jù)數(shù)據(jù)中心的地理位置、日照情況進行經(jīng)濟性和技術(shù)性比較，合理選擇反光及導(dǎo)光系統(tǒng)。目前自然光源導(dǎo)光系統(tǒng)的效率通常在95%，能夠充分利用自然光源。由于導(dǎo)光系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家還不多，價格相對較高，其推廣應(yīng)用受到一定的限制。

 

  4.機房管理與節(jié)能

  能源管理在節(jié)能方面有著重要的作用，必須改變“重建設(shè)，輕管理”的做法。盡管你可能選用了新的服務(wù)器架構(gòu)、高效的UPS設(shè)備、節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)，機柜擺放采用了冷熱通道布局，但數(shù)據(jù)中心的效率有時并不能達到預(yù)期。其主要原因很可能是由于能源分配管理不到位所造成的。例如：地板出風口的安放沒有依據(jù)設(shè)備機柜的發(fā)熱量進行調(diào)整，致使有些設(shè)備風量過大造成冷量浪費，而有些設(shè)備風量不足，同時冷熱風的混合現(xiàn)象嚴重，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)的利用率大大降低。對于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部空調(diào)能源管理，可通過采取下列幾種方法進行調(diào)整和改進。

  (1).安裝地板出線孔密封件

  當數(shù)據(jù)中心采用地板下送風方式，機柜下的高架地板上開有地板出線孔時，由于地板出線孔沒有做密封處理，將導(dǎo)致大量的冷風泄漏。由此造成輸送到機柜前方的冷風沒有能夠完全進入服務(wù)器機柜之中，有一部分冷風又直接被空調(diào)機組吸回，這樣實際進入到機柜的有效冷風就會減小，空調(diào)送風利用率降低。使用地板出線孔密封件對出線孔進行密封處理，更多的冷風將被利用，這有助于提高空調(diào)設(shè)備的制冷效率。

  (2).安裝盲板

  當機柜中存在沒有安裝服務(wù)器的空U空間時，服務(wù)器排出的熱風會從空U空間返回到服務(wù)器的前部進風口，從而造成熱點，這將降低機柜的冷卻能力。在機柜中所有的空U空間安裝盲板，可以有效防止機柜出現(xiàn)熱點，提高機柜冷卻能力。

  (3).盡量避免局部熱點

  高發(fā)熱量機柜與常規(guī)發(fā)熱量機柜混合在同一個機房區(qū)域擺放，在機房區(qū)域?qū)⑿纬删植繜狳c。應(yīng)該對高發(fā)熱設(shè)備機柜的制冷采取必要措施，如在風量調(diào)節(jié)、氣流組織上進行調(diào)整，否則將影響機房空調(diào)整體工作效率。

  (4).定期檢測

  定期檢測機房供電及空調(diào)系統(tǒng)的各項工作參數(shù)，并做出及時調(diào)整，可有效降低系統(tǒng)的能耗。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的IT設(shè)備隨著時間的推移會發(fā)生較大的變化，供電系統(tǒng)的狀況，如諧波分量、供電設(shè)備的負載率等均會發(fā)生變化，機房內(nèi)部空調(diào)系統(tǒng)的氣流組織同樣會發(fā)生變化。必須隨時監(jiān)控這種變化并做出適當?shù)恼{(diào)整，使各系統(tǒng)工作在高效狀態(tài)。

 

  5.IT系統(tǒng)管理與節(jié)能

  綜合采用一些現(xiàn)實可行的IT系統(tǒng)節(jié)能措施，在不需要進行重大升級的前提下，使現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的總體能耗下降30%，這是一個有可能實現(xiàn)的目標。

  (1).找出不起作用的服務(wù)器并取消它們的任務(wù)

  研究顯示，數(shù)據(jù)中心內(nèi)正在運行的眾多服務(wù)器中總存在一些“空閑”服務(wù)器。這些服務(wù)器耗電但是不做任何有用的工作。你還可以讓非時間緊要型存儲離線工作，待機的磁帶和光盤耗電量較少，而旋轉(zhuǎn)的硬盤則耗電較多。尋找能夠從本地邏輯轉(zhuǎn)移到離線狀態(tài)的存儲任務(wù)，從而不必讓更多的硬盤連接到網(wǎng)絡(luò)。取消“空閑”服務(wù)器的任務(wù)，取消不必要的冗余存儲系統(tǒng)。

  (2).啟用服務(wù)器電源管理功能

  服務(wù)器電源管理功能能夠?qū)⒎?wù)器的組件控制成閑置和睡眠狀態(tài)，這個功能就像筆記本電腦電源管理一樣。在啟用這種功能時，許多應(yīng)用程序可以很好地工作，實現(xiàn)IT系統(tǒng)的節(jié)能。但是，也有一些應(yīng)用程序的響應(yīng)時間要求也許比省電更重要，需要我們根據(jù)實現(xiàn)情況確定。

  (3).采用刀片式服務(wù)器

  采用刀片式服務(wù)器等高密度設(shè)備取代傳統(tǒng)服務(wù)器，再配合采用虛擬化技術(shù)，從而減少物理服務(wù)器的數(shù)量。事實上，刀片式服務(wù)器使用同樣的商用處理器，能源和冷卻的要求比目前的機架服務(wù)器節(jié)省10%。刀片式服務(wù)器與機架服務(wù)器相比的好處是減少了輸入/輸出電纜線及設(shè)備空間。

  未來總是難以預(yù)測的，特別是在技術(shù)方面。但是可以肯定地說，當管理超過每個機箱8kW的刀片式服務(wù)器時，電源和冷卻將是一個挑戰(zhàn)，需要對極端密度進行成本和收益分析。當然總有一些特殊環(huán)境需要使用20～40kW的極端密度，例如高成本的商業(yè)地區(qū)。但是事實上極端密度的機架對于大部分數(shù)據(jù)中心來說都是不可行的。

  (4).盡可能減少設(shè)備的體積

  高密度的設(shè)備能夠充分發(fā)揮出計算的優(yōu)勢，并且可以在很多情況下大幅度地減少應(yīng)用程序運行所需的占地面積。占地面積的減少相當于運營和維護成本的降低。

  (5).及時更新老化設(shè)備

  更新服務(wù)器的成本實際上遠遠低于老化設(shè)施未來的能源消耗成本。新的服務(wù)器和新的技術(shù)看似增加了投資成本，但是這部分的成本投入往往比維持現(xiàn)有老舊設(shè)施更加廉價。

  (6).采用能充分利用多核處理器運算能力的多線程軟件

  盡管現(xiàn)在的服務(wù)器已經(jīng)是多核了，但大多數(shù)軟件并不是針對多核處理器編寫的，因而不能充分發(fā)揮多核處理器的高效性能。

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