綠色數(shù)據(jù)中心基礎設施規(guī)劃方案

文/王旭

隨著云計算的持續(xù)升溫，各地的數(shù)據(jù)中心建設也如火如荼的進行，但數(shù)據(jù)中心的能耗問題卻一直是困擾建設者和運營者的一個大難題。在這種情況下，如何降低其能耗將成為業(yè)界都非常關注的一個話題?！熬G色數(shù)據(jù)中心”，毫無疑問將成為未來數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢。本文基于能效分析的前提下，提出了綠色數(shù)據(jù)中心基礎設施規(guī)劃方案，在降低能耗、節(jié)約成本的同時，滿足數(shù)據(jù)中心安全性、穩(wěn)定性及擴展性等方面的要求，為其他相關數(shù)據(jù)中心建設部門的設計提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)中心的能效分析

電能利用率（Power Usage Effectiveness，PUE）和數(shù)據(jù)中心基礎設施利用率（Data center Infrastructure Effectiveness，DCiE）是數(shù)據(jù)中心能效評價最常使用的能效比指標，即每瓦IT設備能耗需要消耗多少總輸入能耗。具體如圖1所示。

PUE和DCiE兩者成倒數(shù)關系。表示數(shù)據(jù)中心中IT設備負載與數(shù)據(jù)中心機房內所有設備的總負載之比，PUE越接近1說明輸入到數(shù)據(jù)中心的電能幾乎全部用于IT設備本身。

2 綠色數(shù)據(jù)中心的定義

目前國際上普遍認可的綠色的數(shù)據(jù)中心是指：在數(shù)據(jù)中心的全生命周期內，最大限度的節(jié)約資源（節(jié)電、節(jié)水、節(jié)省材料等），其中綠色數(shù)據(jù)中心最關鍵的指標就是低PUE值，通常認為PUE值在1.6到2.0之間是比較合理的區(qū)間。如果是新建數(shù)據(jù)中心，不應該超過2.0。為了提高數(shù)據(jù)中心的能源利用效率，降低PUE值，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能更多的體現(xiàn)在制冷、電源、IT設備等能源方面，只有降低這方面的能源，數(shù)據(jù)中心的“綠色”才有所體現(xiàn)。

表1：綠色數(shù)據(jù)中心電源節(jié)能技術表

表2：綠色數(shù)據(jù)中心制冷技術表

3 綠色數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃

需要考慮到未來業(yè)務發(fā)展及各個系統(tǒng)的規(guī)劃，估算出數(shù)據(jù)中心啟用后各階段的系統(tǒng)規(guī)模，進而驗算出所需空間和電力供應量; 根據(jù)業(yè)務關鍵性要求，確定可用性級別，對比建設成本選定數(shù)據(jù)中心級別;對所在地的氣候條件進行評估，選定合理的能效比等作為綠色數(shù)據(jù)中心的設計和施工標準。

而IT規(guī)劃是綠色數(shù)據(jù)中心基礎設施規(guī)劃的基本輸入條件，在綜合考慮企業(yè)未來業(yè)務增長的基礎上，對中心機房電力、制冷、空間提出明確需求。

3.1 選址建筑與空間

圖1：數(shù)據(jù)中心能效PUE

在選擇數(shù)據(jù)中心用地時，為保障各種設備安全穩(wěn)定的運行，首先應遠離地震帶、洪澇、颶風等自然災害頻發(fā)的地區(qū)；盡量靠近電力充沛、水源充足的地區(qū)。另外，由于空調的能耗與室外溫度密切相關，因此將中心設置在溫度低的寒冷地區(qū)可最大化利用外部空氣的免費冷源，減少制冷系統(tǒng)的能耗。

其場地與空間的規(guī)劃則是依據(jù)IT規(guī)劃的系統(tǒng)規(guī)模與發(fā)展需要，和其組成性質、任務、業(yè)務量大小，還有特定的IT系統(tǒng)作業(yè)流程、各區(qū)域用房的功能用途、IT設備的配置類型及對供電，空調等方面的要求，提出對建筑空間的承重、層高、機房面積等要求，并遵循適用性和綠色環(huán)保性的原則來進行合理的總體劃分。

3.2 供電

目前數(shù)據(jù)中心的電源有直流和交流兩種選擇，尤其是高壓直流供電技術，隨著運營商大規(guī)模推廣，目前已經得到了廣泛的運用。據(jù)中國電信運維部的統(tǒng)計，截止2011年底中國電信運用240V高壓直流系統(tǒng)共251個局站，直流總功率達到了24000KW。

除了直流供電技術外，其他電源新技術也在不斷得到運用。如利用燃料電池取代UPS、利用風能、太陽能的自然能源供電，目前在數(shù)據(jù)中心在電力領域中有很多節(jié)能技術。新技術應用主要體現(xiàn)在表1所示的幾個方面。

3.3 制冷

在制定數(shù)據(jù)中心機房制冷規(guī)劃時，需要針對不同的功率密度作出不同的制冷方案規(guī)劃。對于機房的制冷及送風系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心可以根據(jù)實際情況采取相應的技術措施及制冷理念來改善機房的制冷效果，達到節(jié)能降耗的目的。比如可以采用高能效比的節(jié)能空調設備、采用合適的制冷方式及自然制冷技術、采用動態(tài)智能制冷技術等。目前各類主流應用的制冷技術如表2所示。

為使數(shù)據(jù)中心在不增加制冷量的基礎上存放更多的IT設備，建議在夏季將機房溫度設定偏高些，冬季設定偏低些。這正是綠色數(shù)據(jù)中心有效的制冷管理措施。

4 總結

展望未來，我國數(shù)據(jù)中心規(guī)模呈快速增長趨勢，其能耗也隨之快速增加。綠色數(shù)據(jù)中心具有較大節(jié)能潛力。因此，加強數(shù)據(jù)中心的合理規(guī)劃，可以提高其可管理性、可擴展性，并在降低成本的同時實現(xiàn)綠色節(jié)能、環(huán)保的目的。讓我們越來越努力建設高能效的綠色數(shù)據(jù)中心，創(chuàng)建可持續(xù)發(fā)展的計算環(huán)境。