給“云計算”降溫節(jié)能

“云計算”的突飛猛進，也讓各大數據中心的用電量一路激增。芬蘭赫爾辛基公共能源公司(HE，Helsingin Energia)回收這些大量計算產出的廢熱，從中獲取能量。

據綠色和平組織近日發(fā)表的一份報告稱，云計算數據中心和遠程通信網絡的快速增長，使得2010年的用電量激增。而這些逐漸成為網絡核心的“云”數據，正在產生真正的污染云。綠色和平組織尤其指責了微軟、Google和蘋果等IT巨頭，認為他們才是氣候變暖的幕后黑手。因為這些公司建立的數據中心主要都是靠傳統(tǒng)煤電來維持運作，從而對氣候變暖產生了極大的負面影響。

算算“云計算”的耗能

云計算數據中心究竟要耗多少能?讓我們來做個簡單的計算。數據中心是以機箱為單位，每個機箱里有1000余臺服務器，每個數據中心有眾多機箱。按一般標準我們設定有50個機箱，也就是一個數據中心總共有50，000臺服務器，一臺電腦的服務器功率大約500瓦，服務器一般全年無休。也就是一年365天、一天24小時地運轉著，那么，一個數據中心，一年耗電量約22億千瓦時。以Google為例，據現有公開信息，包括在建的數據中心，Google在全球共有36個數據中心，那么一年，僅Google一家公司，就會耗掉約790億千瓦時電力。有統(tǒng)計稱Google部署在美國的服務器和冷卻系統(tǒng)在2005年總計耗電450億千瓦時，顯然，這個數字還在不斷攀升。綠色和平組織的報告結論是，如果把“云計算”涉及的全球電信和數據中心當成一個國家，那么它則在2007年全球能源消耗榜上排名第五(前四名分別為美國、中國、俄羅斯和日本)。

而同時，“云計算”所使用的、龐大的電腦群會產生大量的廢熱，熱度最高可達到50℃，需要高功率的冷卻裝置來處理這些廢熱。傳統(tǒng)的解決方法是將這些廢熱通過空調冷卻機組降溫后排入大氣，但是，冷卻機組也需要耗電。在北歐寒冷的冬天，能將廢熱利用起來嗎?從這個角度出發(fā)，芬蘭赫爾辛基的公共能源公司Helsingin Energia將目光投向了云計算數據中心。

最簡單的方式是自然冷卻

Helsingin Energia公司主要為客戶提供外包綠色設計方案，使客戶可以專心于其核心產業(yè)，早在半個世紀前的1953年，他們就配合芬蘭市政部門，在赫爾辛基市建設大量區(qū)域集中供熱系統(tǒng)。如今，這種集中供熱系統(tǒng)可以滿足該城市供熱需求的93%，而運用同樣的方式處理城市區(qū)域冷卻系統(tǒng)，則可以進一步提升效率。Helsingin Energia主要經營就是區(qū)域集中冷卻與供熱系統(tǒng)，以及熱回收系統(tǒng)，數據中心的廢熱正是他們需要的東西。

“我們是將產電、產熱和冷卻過程融為一體，通過區(qū)域集中冷卻和供熱系統(tǒng)，將數據中心的廢熱通過幾種不同的方式收集，再流向企業(yè)建筑或者居民家中，提供暖熱，再將冷卻后的氣體輸回數據中心，給數據中心的計算機降溫，以此形成能源的良性循環(huán)。”該項目的項目負責人Juha SipilR為我們介紹了廢熱回收方案的基本原理，“從專業(yè)的角度講，新的廢熱回收技術使能源利用效率的限制值大大降低，由以往的1.0達到近乎零限制。比如，我們使用熱泵收集廢熱，一個單位的電能可以產生五個單位的熱能，所以能量的有效率很高，因為電能可以以熱的形式五倍返還。一個數據中心服務器的廢熱由一個熱泵來回收即可，熱量隨之流向區(qū)域供暖系統(tǒng)為建筑供暖及提供熱水。冷卻廢熱最簡單的方法是通過自然冷卻，每年11月到次年5月這段時間，(赫爾辛基)海水溫度會降到8攝氏度以下，此時區(qū)域冷卻就可以通過使用天然的海水來完成。另外還可以通過吸收技術，吸收那些可能被浪費的廢熱，這種方式主要在海水溫度過高、不適合采取自然冷卻方法的夏天實行。”Helsingin Energia根據不同氣候特點給出了不同的解決方案。

一個1兆瓦規(guī)模的數據中心，節(jié)省下來的能耗可以為3萬戶當地居民供熱。

不僅節(jié)能，而且減排

“剛開始做這個項目非常困難，我們花了幾個月時間去了解數據中心的能源消耗及需求。好在了解得越多，我們越相信這是一件可以長期做下去的事情”，Juha Sipilauml;如是說。

這種新方案在節(jié)省能源的同時，還降低了碳排放。一個1兆瓦規(guī)模的數據中心運用區(qū)域集中冷卻系統(tǒng)的方案后，在一年內可以降低的、對環(huán)境的影響相當于“3000兆瓦時傳統(tǒng)能源帶來的能源消耗”+“600噸碳排放”+“100輛轎車分別行駛6萬公里”。更重要的是，傳統(tǒng)空調使用的制冷劑中含有氫氯氟烴化合物，它能破壞大氣臭氧層，現在則不再需要制冷劑了。

而且，傳統(tǒng)的冷卻方案不僅浪費電能，還大都安裝在建筑物的屋頂，占用的空間大、噪音大，也不美觀。但區(qū)域集中供冷設備是引入到數據中心建筑中的，它沒有噪音，也不會造成視覺污染。一旦建筑與區(qū)域集中冷卻系統(tǒng)相連接，維護和其他建造活動都不再需要。

但該系統(tǒng)的花費卻并不昂貴，僅僅為使用空調冷卻機組的五分之一，

Helsingin Energia設定的目標是要將用戶100%的電能都用于計算機的運行上，盡可能在冷卻過程中不花費一分一毫的電能。從實際的操作中看，也有數據中心反映，有時這套系統(tǒng)所提供的冷卻還是不夠，需要額外的電來供給。但即便如此，這套系統(tǒng)仍可以保證至少50%的電量會用在計算機的運行而不是制冷上，這已足夠讓人高興了。

綠色方案，節(jié)能更省錢——專訪赫爾辛基公共能源公司

Juha Sipilauml;:數據中心廢熱回收項目負責人

新知客:請問你們這項工作的目標是什么?

Juha Sipilauml;:我們的目標是在2050年達到“碳中和”生產，即減少的碳排放量和產生的碳排放量相等，為此我們一直在不斷地努力著。

新知客:新能源的使用必定需要政府政策或是資金方面的支持，芬蘭在這方面是怎么做的呢?

Juha Sipilauml;:建立大型的供熱和冷卻系統(tǒng)網絡為整個城市服務，需要地方政府的大力支持。但這個為“云計算”數據中心服務的項目是盈利性的，并不需要任何經濟補貼，相反，我們公司營業(yè)額的25～30%會作為客戶的收入返回給客戶。

新知客:這項技術是否適合其他國家或城市的同類型企業(yè)效仿?有什么條件限定嗎?

Juha Sipilauml;:使用冷卻系統(tǒng)最好因地制宜，凈化廢水、工業(yè)廢熱或者冷海水，都可以被用在系統(tǒng)中。當有更合適的、非提煉的能源方式存在的時候，用電來供熱或者冷卻并非明智之舉。

燃料轉化為熱源比起先轉化為電再產熱在能源損耗方面會大大降低，能源越以最原始的形式被利用，則其使用過程中產生的損失就越少。電能是高度提煉的能源方式，在其產生、傳輸以及輸壓變化過程中都會造成損失。冷卻系統(tǒng)有很強的區(qū)域限制，數據中心必須設在需要這些冷卻能源的范圍內，但是最終用戶，比如說使用數據中心服務的人，甚至可以居住在另一個大洲上。從這個角度上考慮，任何一個數據中心都可以建造在適合使用類似系統(tǒng)的地區(qū)，而不是數據中心所服務的最終客戶所在的地區(qū)。

新知客:總的來說，您認為這項新技術的最大意義是什么呢?

Juha Sipilauml;:該系統(tǒng)展示了一種新的可能:廢熱可以通過收集與傳輸得到更有效的利用;冷卻工作所產生的碳排則放可以減少高達80%。和很多人想象的不一樣，我們這個方案是比傳統(tǒng)方案的投資起步更低的綠色方案。一個綠色方案并不總意味著要花更多的錢，相反，我們希望客戶可以因此而省錢。