吳鋼英

（武漢市勞動(dòng)和社會(huì)保障信息中心 430015）

0 引言

在數(shù)據(jù)中心機(jī)房實(shí)際的結(jié)構(gòu)布局中，能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度節(jié)能的電力系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是由用戶選用的信息化設(shè)備與相配套的空調(diào)系統(tǒng)，其通常占了約87%的比重[1]。經(jīng)過相應(yīng)的對比，UPS與相配套的配電供應(yīng)系統(tǒng)和相應(yīng)的照明系統(tǒng)自身具備的節(jié)能潛力是相對有限的。所有應(yīng)當(dāng)將對數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能研究的主要集中于信息化設(shè)備與相配套的空調(diào)系統(tǒng)，與此同時(shí)應(yīng)當(dāng)對UPS和其相配套的電能供應(yīng)系統(tǒng)與照明系統(tǒng)加大關(guān)注，從而可以獲得一定程度的節(jié)能效果。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)形式的數(shù)據(jù)中心機(jī)房是為了能夠滿足互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)業(yè)務(wù)與數(shù)字信息通訊服務(wù)的實(shí)際需求而開發(fā)建設(shè)的實(shí)踐應(yīng)用基礎(chǔ)布局設(shè)施，通過與互聯(lián)網(wǎng)建立高速的連接方式，借助豐富的計(jì)算處理、存儲(chǔ)操作與網(wǎng)絡(luò)通訊等實(shí)踐應(yīng)用資源可以提供各種大規(guī)模與高質(zhì)量的數(shù)字化基礎(chǔ)服務(wù)與信息化增值服務(wù)。數(shù)據(jù)中心機(jī)房的相關(guān)業(yè)務(wù)量也不斷加速增長，同時(shí)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的總體能源消耗指數(shù)也相應(yīng)的提高，這會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心機(jī)房開展業(yè)務(wù)的可持續(xù)性發(fā)展受到嚴(yán)重的限制，建立綠色、低碳、環(huán)保、節(jié)能與高效等理念對數(shù)據(jù)中心機(jī)房的建設(shè)進(jìn)行改進(jìn)與完善，在實(shí)際數(shù)據(jù)中心機(jī)房的合理規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分考慮到建筑場所本身、信息化設(shè)備、空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等各方面的能源消耗狀況，同時(shí)應(yīng)該加大對機(jī)房布局、設(shè)備安裝與氣流組織等各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)注程度。

1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能的重要性

1.1 節(jié)能成為綜合層面的問題

目前階段我國能源資源顯出非常短缺的狀況，將在我國范圍內(nèi)開采生產(chǎn)的煤炭與水電能源資源的總量進(jìn)行人均計(jì)算則我國的人均資源水平比世界的平均水平要低。我國能源消耗利用率為30%，與世界上發(fā)達(dá)國家相比相差10%，然而我國國內(nèi)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值相對應(yīng)的能源消耗程度相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家的兩倍左右。能源資源的大量消耗會(huì)直接引起很多溫室氣體的產(chǎn)生，能夠?qū)е乱幌盗凶匀粸?zāi)害的引發(fā)，如溫室效應(yīng)、冰山融化、海平面升高、沙漠化惡劣與缺水旱災(zāi)等各方面的嚴(yán)重災(zāi)害[2]。所以能源資源和環(huán)境安全已經(jīng)成為當(dāng)前國際化社會(huì)相當(dāng)關(guān)注的問題，節(jié)能減耗也已經(jīng)成為關(guān)乎到國計(jì)民生、國家發(fā)展進(jìn)程、國際綜合競爭實(shí)力、能源資源合理利用與環(huán)境深度保護(hù)等各項(xiàng)重大問題。

1.2 建筑節(jié)能是重要環(huán)節(jié)

數(shù)據(jù)中心機(jī)房是建筑中重要的組成部分，建筑的能源消耗用于表示建筑使用相應(yīng)能源消耗。因?yàn)樯鐣?huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與國家人民生活質(zhì)量水平的不斷提升，相應(yīng)的建筑能源消耗量也隨之形成迅猛增長的趨勢，當(dāng)前階段下已經(jīng)占據(jù)著全國總資源能源消耗量的30%比重，然而我國國內(nèi)相關(guān)建筑的單位面積對應(yīng)的資源能源消耗量是發(fā)達(dá)國家的兩至三倍。鑒于建筑能源具有能源消耗量十分巨大的特點(diǎn)，從而建筑節(jié)能已經(jīng)成為在全球范圍內(nèi)建筑界一致考慮后的共同選擇。

1.3 數(shù)據(jù)中心機(jī)房能源消耗增長

對于數(shù)據(jù)中心機(jī)房的節(jié)能降耗應(yīng)當(dāng)盡快采取相應(yīng)措施。根據(jù)對美國的相關(guān)調(diào)查資料顯示，在全美國的發(fā)電量中有1.2%是提供用于數(shù)據(jù)中心機(jī)房的運(yùn)作，這比例數(shù)據(jù)是相當(dāng)之理想可觀的。對于中國的實(shí)際情況，例如占有一萬多片CPU的數(shù)據(jù)中心機(jī)房相應(yīng)的電費(fèi)總開支每天應(yīng)為4.8萬元，而每年的用電費(fèi)用成本達(dá)到1700多萬元，由此數(shù)據(jù)則可直接得知我國的數(shù)據(jù)中心機(jī)房能源消耗存在著嚴(yán)峻的問題。有一個(gè)專門對于信息化主管部門的專業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，接近70%的受訪問者相應(yīng)的觀點(diǎn)為，電力與制冷等相關(guān)問題是數(shù)據(jù)中心機(jī)房急需面臨的實(shí)際問題。資源能源消耗量占據(jù)信息化建設(shè)預(yù)算的比重已經(jīng)由8%上升至48%，美國3年以內(nèi)的單純能源消耗成本相當(dāng)于設(shè)備購置成本，而歐洲國家3年以內(nèi)的單純能源消耗成本則是設(shè)備購置成本的兩倍。

2 數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能方案

2.1 使用高效節(jié)能的信息化設(shè)備

根據(jù)實(shí)際操作的相應(yīng)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的信息化設(shè)備資源能源消耗基本上可以占據(jù)到整個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房總資源能源消耗量的1/3比重以上，然而信息化設(shè)備每節(jié)約到的一瓦電能，相應(yīng)地可以使專門配套的供電系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)等整體全面消耗用電節(jié)約到2.84瓦的電能[3]，因此采用低能源消耗的信息化設(shè)備是解決數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能的最基本措施。信息化設(shè)備的節(jié)能環(huán)節(jié)主要在降低服務(wù)器與存儲(chǔ)器這兩個(gè)方面的資源能源消耗上。要達(dá)到從真正意義上解決服務(wù)器相應(yīng)能源消耗問題，還需要從最基本的芯片能源消耗入手，選用高端先進(jìn)的芯片其相應(yīng)節(jié)電的效果是十分理想的。另外服務(wù)器與存儲(chǔ)器以及融合信息化系統(tǒng)是信息化設(shè)備節(jié)能措施的重要方法。美國環(huán)保機(jī)構(gòu)的官方調(diào)查顯示，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的總消耗電量中有50%的比重是來自與服務(wù)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)的[4]。當(dāng)前十分熱門的科學(xué)研究趨勢即為服務(wù)器的虛擬化技術(shù)，此種十分有效的技術(shù)方案可以有效地節(jié)省空間、電能與冷卻系統(tǒng)資源。類似于服務(wù)器虛擬化的原理，存儲(chǔ)器虛擬化也能夠帶來理想的效果，為數(shù)量比較少且體積尺寸比較大的存儲(chǔ)器系統(tǒng)提供了更加大量的空間容量與更加高效的利用率，因此可以充分減少空間、電能與冷卻系統(tǒng)資源等的消耗。利用存儲(chǔ)器與服務(wù)器的虛擬化技術(shù)可以有效的增強(qiáng)節(jié)能存儲(chǔ)模式。

2.2 采用高能效比空調(diào)設(shè)備

空調(diào)系統(tǒng)相對應(yīng)的通風(fēng)設(shè)備占據(jù)整個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房電能消耗量的38%以上，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題也是重要考慮環(huán)節(jié)，使用高能效比的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備成為空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵所在。各種不同類型空調(diào)相應(yīng)的能效比由高至低排列為，使用冷水機(jī)組集中式制冷方案的數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)能效比大于五，而使用風(fēng)冷式的數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)能效比大于三，所以冷水機(jī)組集中式制冷方案的數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)相對于風(fēng)冷式數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果要好[5]。

2.3 增強(qiáng)空調(diào)系統(tǒng)工作效率

⑴正確合理的機(jī)柜布置方式，如果機(jī)柜內(nèi)部或者機(jī)架上面的相應(yīng)設(shè)備是以前進(jìn)風(fēng)/后出風(fēng)的方式實(shí)現(xiàn)冷卻時(shí)，機(jī)柜或者機(jī)架的布置方式應(yīng)當(dāng)使用面對面式與背對背式。機(jī)柜或者機(jī)架以面對面式布置時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的冷風(fēng)通道，背對背式布置時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱風(fēng)通道。由此便有助于各種設(shè)備的散熱與節(jié)能效果，所以應(yīng)當(dāng)要求機(jī)柜或者機(jī)架的布置方式使用面對面式與背對背式，否則其它的布置方式可能會(huì)導(dǎo)致氣流短路的現(xiàn)象從而不利于設(shè)備進(jìn)行散熱。

⑵風(fēng)道不應(yīng)當(dāng)過于長，為了防止能量的浪費(fèi)損耗，所以大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房通常不會(huì)考慮空調(diào)系統(tǒng)的集中布置方案，應(yīng)當(dāng)以分散形式布置到相應(yīng)設(shè)備的各個(gè)區(qū)域，從而為了縮短送回風(fēng)道的距離。

⑶服務(wù)器機(jī)柜與網(wǎng)絡(luò)連接機(jī)柜都使用帶網(wǎng)孔式的門，相應(yīng)的門應(yīng)當(dāng)盡可能具備高通孔率的特點(diǎn)，擴(kuò)大相應(yīng)的通風(fēng)面積，有助于利于散熱。

2.4 機(jī)柜動(dòng)態(tài)智能散熱

經(jīng)過設(shè)置在數(shù)據(jù)中心機(jī)房與各個(gè)高負(fù)荷機(jī)柜內(nèi)的溫濕度傳感器，對高負(fù)荷的機(jī)柜柜內(nèi)溫濕度實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)中心機(jī)房里面的每一臺(tái)機(jī)柜相應(yīng)的運(yùn)作情況，不斷調(diào)整數(shù)據(jù)中心機(jī)房的散熱裝置，有專門針對性地依據(jù)實(shí)際情況的散熱需求，動(dòng)態(tài)地進(jìn)行冷卻氣流的提供[6]。這個(gè)問題相應(yīng)的解決方案可以十分有效地幫助到用戶將數(shù)據(jù)中心機(jī)房的散熱消耗成本降低40%的幅度。在整個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的任意一臺(tái)高負(fù)荷機(jī)柜前方位置的地板下方位置都預(yù)先布置好相應(yīng)的可調(diào)整通風(fēng)口，其相應(yīng)的實(shí)際風(fēng)量大小能夠依據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)的有效調(diào)節(jié)。

2.5 降低預(yù)留空間空調(diào)消耗

節(jié)省數(shù)據(jù)中心機(jī)房空間是開展節(jié)能方案的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，充分體現(xiàn)出配套建設(shè)投入的空調(diào)系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)備的資源能源消耗節(jié)省程度。數(shù)據(jù)中心機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計(jì)一般都會(huì)考慮到其可擴(kuò)展性與可分期性，二期建設(shè)甚至多期建設(shè)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房可以進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置預(yù)留[7]，預(yù)留意味著用于進(jìn)行擴(kuò)展的數(shù)據(jù)中心機(jī)房相應(yīng)面積暫且不放置信息化設(shè)備，而對信息化設(shè)備進(jìn)行集中統(tǒng)一布置的處理，預(yù)留的相應(yīng)機(jī)房里則就不需要配備上相應(yīng)的電源與空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備，從而能夠取得有效減少用電量的效果。

3 結(jié)束語

數(shù)據(jù)中心機(jī)房歸類標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際應(yīng)用可以有效地簡化數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能方案的實(shí)際設(shè)計(jì)流程，能夠以數(shù)據(jù)中心機(jī)房歸類標(biāo)準(zhǔn)與節(jié)能方案作為建設(shè)根據(jù)，基于不同類型的數(shù)據(jù)中心機(jī)房應(yīng)當(dāng)采用相應(yīng)的節(jié)能方案，為了達(dá)到數(shù)據(jù)中心機(jī)房能源消耗有效降低的目標(biāo)，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)式的數(shù)據(jù)中心機(jī)房。數(shù)據(jù)中心機(jī)房歸類標(biāo)準(zhǔn)不但能夠?qū)嶋H應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)式的數(shù)據(jù)中心機(jī)房規(guī)劃建設(shè)，也能夠適用于其他各種類型的通信機(jī)房的實(shí)際節(jié)能方案設(shè)計(jì)中，有很大適用空間。

[1]陳朝學(xué).數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能策略[J].科技信息，2008（29）.

[2]何士爽.綠色互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能方案[J].電信技術(shù)，2012（3）.

[3]楊根發(fā).數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能分析[J].電信技術(shù)，2012（3）.

[4]朱應(yīng)國.數(shù)據(jù)中心機(jī)房高可靠性建設(shè)研究與探討[J].科技咨詢，2009（33）.

[5]杜文京.數(shù)據(jù)中心機(jī)房場地維護(hù)與節(jié)能方法的應(yīng)用[J].輕工科技，2012（5）.

[6]喬棟.數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能減排技術(shù)研究與實(shí)踐[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2011（6）.

[7]金國剛，黨倩，祝唯微.可信綠色智能數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)的研究與思考[J].電力信息化，2011（3）.