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淺談節(jié)能環(huán)保數(shù)據(jù)中心規(guī)劃

莫光華

（玉林市新銳網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，廣西玉林537000）

[摘要]要想讓節(jié)能轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)期有效地執(zhí)行下去，需要遵循一定的方法論。根據(jù)現(xiàn)階段的節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品水平，可以從四大環(huán)節(jié)規(guī)劃節(jié)能機(jī)房：第一，基礎(chǔ)建構(gòu)環(huán)節(jié)；第二，硬件設(shè)備環(huán)節(jié)；第三，軟環(huán)境的搭建；第四，后期資源共享。

[關(guān)鍵詞]節(jié)能機(jī)房  數(shù)據(jù)  規(guī)劃

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和企業(yè)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)認(rèn)識(shí)的不斷加深，數(shù)據(jù)中心在近幾年迅速紅火起來。在云計(jì)算大數(shù)據(jù)時(shí)代，隨著海量數(shù)據(jù)的爆發(fā)，數(shù)據(jù)中心趨向于高密度、大型集約化的同時(shí)面臨著高能耗、高成本、運(yùn)維日趨復(fù)雜等問題。未來數(shù)據(jù)中心需要朝著綠色節(jié)能、智能化、自動(dòng)化發(fā)展，但要實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)與高效運(yùn)營(yíng)，這與數(shù)據(jù)中心解決方案的選擇密不可分。作為數(shù)據(jù)中心的決策者，應(yīng)該怎樣考慮解決方案呢？

1  節(jié)能從機(jī)房規(guī)劃開始

面對(duì)著國家和企業(yè)的節(jié)能減排工作壓力，運(yùn)維人員一直有這些疑問“我負(fù)責(zé)的運(yùn)維機(jī)房節(jié)能空間有多大？使用這些節(jié)能產(chǎn)品是否能像產(chǎn)品提供商宣傳的那樣帶來顯著節(jié)能效果？如何合理利用這些產(chǎn)品達(dá)到國家和企業(yè)的節(jié)能任務(wù)?綠色產(chǎn)品真的能夠?qū)⒔档推髽I(yè)TCO嗎……”
　　這些疑惑產(chǎn)生的主要原因是運(yùn)維人員并沒有真正將節(jié)能工作與自己平時(shí)工作良好結(jié)合。其實(shí)，從機(jī)房規(guī)劃時(shí)期，就應(yīng)該將節(jié)能與機(jī)房建設(shè)相結(jié)合。據(jù)專家總結(jié)，如果將節(jié)能與機(jī)房規(guī)劃緊密結(jié)合，當(dāng)前數(shù)據(jù)中心機(jī)房還有60%的節(jié)能空間，基站最大將有近70%的節(jié)能空間。
　　要想讓節(jié)能轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)期有效地執(zhí)行下去，需要遵循一定的方法論。經(jīng)過長(zhǎng)期的市場(chǎng)觀察和科學(xué)地分析，不管是電信機(jī)房還是數(shù)據(jù)中心，在充分了解節(jié)能需求后，從最初機(jī)房規(guī)劃開始就要考慮節(jié)能因素。
　　對(duì)于決策人員來說，不能武斷地聽信別人的節(jié)能經(jīng)驗(yàn)，憑空認(rèn)為機(jī)房?jī)?nèi)各個(gè)設(shè)備的能耗情況。由于不同機(jī)房所處地理和氣候環(huán)境不同，機(jī)房各種設(shè)備的耗能是不一樣的，在完成原有設(shè)備改造時(shí)，一定要明確各種設(shè)備的耗能量，根據(jù)機(jī)房實(shí)際耗能來選擇節(jié)能方式。
　　在仔細(xì)了解機(jī)房耗能，或是定制出機(jī)房需求后，就要開始節(jié)能機(jī)房的規(guī)劃。根據(jù)現(xiàn)階段的節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品水平，可以從四大環(huán)節(jié)規(guī)劃節(jié)能機(jī)房：第一，基礎(chǔ)建構(gòu)環(huán)節(jié)；第二，硬件設(shè)備環(huán)節(jié)；第三，軟環(huán)境的搭建；第四，后期資源共享。
　　節(jié)能工作是機(jī)房后期運(yùn)維時(shí)期需要重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，在機(jī)房規(guī)劃建設(shè)時(shí)期就需要將節(jié)能納入考慮范圍。機(jī)房的基礎(chǔ)架構(gòu)，如機(jī)房地理位置的選擇、氣候的好壞、電力供應(yīng)是否充足等都需要納入考察范圍。
　　在選擇合適的外界環(huán)境后，就需要根據(jù)需求選擇合適的硬件設(shè)備，在這其中包含制冷設(shè)備、通信設(shè)備、電源設(shè)備等，目前市面上都有提供這些設(shè)備的節(jié)能產(chǎn)品。同時(shí)，在選擇硬件產(chǎn)品后，產(chǎn)品的排放、通風(fēng)口的設(shè)置、機(jī)房的布線設(shè)計(jì)等都對(duì)節(jié)能有重大影響，都需要專業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行考察和設(shè)計(jì)。　　
　　決策人員從這四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析考察，就可以涵蓋新型節(jié)能機(jī)房的各個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于就有機(jī)房改造也可以憑借這四個(gè)環(huán)節(jié)全面分析機(jī)房耗能大的原因，逐一排查，進(jìn)而解決問題。
　 2  數(shù)據(jù)中心機(jī)房建筑節(jié)能考慮

建筑節(jié)能是機(jī)房節(jié)能的重要一部分，也是其他機(jī)房節(jié)能工作的前提和基礎(chǔ)。針對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房的建筑節(jié)能手段，主要有以下幾點(diǎn)考慮。
　　2.1機(jī)房密封。應(yīng)做好墻壁、屋頂、地板、線纜出入口的密封工作將窗戶密封或貼隔熱膜，減少不必要的人員進(jìn)出。新建機(jī)房時(shí)，應(yīng)選取隔熱性好的材料。
　　2.2機(jī)房隔斷。有些機(jī)房考慮日后擴(kuò)容，留有空位，需要對(duì)空位區(qū)域進(jìn)行隔斷，只對(duì)已擺放設(shè)備的區(qū)域提供制冷。
　　2.3機(jī)房吊頂。有些IDC機(jī)房利用舊機(jī)房改造，層高過高，超過IDC機(jī)房的要求。此時(shí)可在不影響消防的條件下對(duì)機(jī)房做吊頂，降低層高，減少需要制冷的體積。下面介紹機(jī)房建筑的屋頂節(jié)能方面的相關(guān)情況。

　2.3.1隔離太陽輻射熱
　　隔熱太陽輻射熱，減少陽光直射，對(duì)屋頂可采用架空層面、淺色屋面、種植屋面等。對(duì)屋面進(jìn)行綠色覆蓋，既可遮陽，又能隔熱，而且通過光合作用，可消耗或轉(zhuǎn)化部分能量，也起到美化環(huán)境作用。因此植物覆蓋法師空調(diào)節(jié)能的較好的方法。還有設(shè)計(jì)通風(fēng)屋面、蓄水屋面等節(jié)能措施。
　　2.3.2“冷屋頂”節(jié)能
　　國外很多專家對(duì)“冷屋頂”（coolroofs）進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)其節(jié)能效果很顯著。所謂“冷屋頂”是指日射反射率高的屋頂，它通過對(duì)普通屋頂涂上高反射率的涂料，提高屋頂?shù)娜丈浞瓷渎?，減少太陽熱量的吸收，從而達(dá)到減少空調(diào)冷負(fù)荷和空調(diào)節(jié)能的目的。研究表明：采用“冷屋頂”節(jié)能可使空調(diào)負(fù)荷減少約10%-50%。
　　這些建筑節(jié)能手段同樣適用于一些電信建筑設(shè)施，通過這些成本不高卻較為簡(jiǎn)單有效的方法減少能源損耗。

3  電源等基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)保節(jié)能是關(guān)鍵

據(jù)研究表明，輸入的電能在經(jīng)過以關(guān)鍵電源和制冷設(shè)備為代表的機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，損耗的能源高達(dá)50%左右，然后才是“硬件設(shè)備”40%的損耗。由此可見，從關(guān)鍵電源及制冷設(shè)備入手，提高物理層的效率，才是節(jié)能的“治本”之道。
　　針對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，眾多廠商傾注大量心血，根據(jù)“在數(shù)據(jù)中心最需要制冷的時(shí)間和地方提供最及時(shí)的制冷”的原則，為數(shù)據(jù)中心減少電能消耗。目前，我們看到有廠家已經(jīng)開始提供的“可升級(jí)電源及制冷設(shè)備解決方案”，針對(duì)“可升級(jí)”理念設(shè)計(jì)，能為數(shù)據(jù)中心節(jié)省超過一半的電力和制冷損耗。此外，現(xiàn)代機(jī)房正在向“精密制冷”方面發(fā)展，合理使用電源及制冷容量規(guī)劃管理軟件，可以對(duì)機(jī)柜環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，避免不必要的供電和制冷容量的產(chǎn)生。
　　落實(shí)到具體的技術(shù)環(huán)節(jié)，在通信電源開發(fā)、生產(chǎn)早期，人們主要集中研究電源的輸出特性，比較少地考慮電源的輸入特性。在早期，由于大量使用諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來嚴(yán)重的污染，使電網(wǎng)波形失真、降低實(shí)際負(fù)荷能力。近年來，人們的環(huán)保意識(shí)和安全意識(shí)逐漸增強(qiáng)，對(duì)于輸入特性的思考已經(jīng)在各類產(chǎn)品和技術(shù)中得到了體現(xiàn)。我們看到，目前很多UPS除加裝高效輸入濾波器外，還采用EMC電磁兼容設(shè)計(jì)、功率因數(shù)校正技術(shù)及IGBT整流技術(shù)等，充分體現(xiàn)了綠色環(huán)保主題。隨著電力電子技術(shù)和功率器件的發(fā)展，軟件諧波處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在逐漸成熟并推廣應(yīng)用。通信電源產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程中采用有源諧波處理技術(shù)是一大趨勢(shì)，因?yàn)檫@樣不但可以改善電源對(duì)電網(wǎng)的負(fù)載特性，減少對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波*，同時(shí)也大大提高了電源的源效應(yīng)。
　　當(dāng)然，節(jié)能環(huán)保技術(shù)的使用還體現(xiàn)在很多方面，比如現(xiàn)在很多廠家提供的產(chǎn)品具有超強(qiáng)的抗沖擊及負(fù)載能力，有的還加上獨(dú)特的能量反灌處理系統(tǒng)，確保工業(yè)電力系統(tǒng)高度可靠。有的產(chǎn)品在正常市電狀態(tài)下，IPS能量損耗可以控制在很低水平，大大節(jié)省耗電損失，而且感性負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，無需配置空調(diào)冷卻系統(tǒng)，大大降低運(yùn)行成本。
　　不僅是電源產(chǎn)品本身，人們也從管理等各角度來加強(qiáng)基礎(chǔ)產(chǎn)品的節(jié)能工作，數(shù)字化的電源控制技術(shù)產(chǎn)品就是大勢(shì)所趨。現(xiàn)在對(duì)通信電源內(nèi)所有控制技術(shù)，如AC/DC整流穩(wěn)壓、DC/AC逆變、SPWM、同步鎖相、蓄電池等，將隨著微處理器和監(jiān)控軟件的引入，電源的自我監(jiān)控能力普遍增強(qiáng)，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控設(shè)備本身的各種運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)、預(yù)警功能和故障診斷功能，有效地實(shí)現(xiàn)了通信動(dòng)力設(shè)備的無人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控，維護(hù)人員可遠(yuǎn)程觀察電源設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可將故障信息及時(shí)上報(bào)，并可利用電話、傳真、尋呼等通信手段通知值班人員，提高故障排除的效率。采用全數(shù)字化控制技術(shù)，將能有效地縮小電源體積、降低成本，而且能大大提高產(chǎn)品的節(jié)電特性。
　　對(duì)于通信機(jī)房來說，電源等基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)保節(jié)能是提高效率的關(guān)鍵，我們必須牢牢把握每一個(gè)細(xì)節(jié)，真正落實(shí)到位。

4  合理的機(jī)房布線對(duì)節(jié)能降耗起到重要作用

合理有效的線纜布局和合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)于節(jié)約電能、節(jié)能降耗起到重要作用?，F(xiàn)在機(jī)房有兩種主要建設(shè)局面，一種是集中配線式，另外一種是兩級(jí)式的線纜管理，主要是指網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。中心配線這種方式的交換機(jī)是使用IDG機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)，由一級(jí)交換機(jī)直接指向服務(wù)器，能通過纜線直接到達(dá)用戶服務(wù)器。兩級(jí)式的交換機(jī)的使用主要為了節(jié)省線纜布放的壓力，從主交換機(jī)到每一列機(jī)柜的頭柜，在頭柜放一臺(tái)二層交換機(jī)，主交換機(jī)與二層交換機(jī)之間用光纜連接。列頭頭柜交換機(jī)通過網(wǎng)線再連接到每一個(gè)服務(wù)器上去。它的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省從主交換機(jī)到用戶服務(wù)器線纜的數(shù)量。
　　而比較理想的是集中的一次性的機(jī)房布線方式。從核心交換機(jī)直接通過網(wǎng)線布放到用戶服務(wù)器上來。表面上增加線纜數(shù)量，但是在節(jié)能環(huán)保方面比較突出。這種方式可以節(jié)省7%～9%機(jī)房機(jī)架位，對(duì)于一個(gè)機(jī)房來說1000個(gè)正常機(jī)柜位大概能節(jié)省90個(gè)機(jī)柜位。
　　同時(shí)，兩級(jí)機(jī)房布線的做法會(huì)增加二層交換機(jī)，從而增加能耗。如果增加備份的話，會(huì)增加很大備份量，這會(huì)造成能耗的增加以及端口的浪費(fèi)。目前每增加1W設(shè)備功耗，電源功耗會(huì)增加2.8W，這包括制冷和設(shè)備用電。集中配線可以降低冗余設(shè)備的數(shù)量，端口沒有浪費(fèi)。另外，還要考慮配線位置。配線在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的中心區(qū)，可減少兩邊網(wǎng)線的長(zhǎng)度。這就是平面布局方法的考慮，這種考慮一定會(huì)節(jié)約很大空間?，F(xiàn)在機(jī)房空間一平方米國內(nèi)造價(jià)差不多在14萬元左右，如果能夠節(jié)約空間的話，也將達(dá)到節(jié)能目標(biāo)，因?yàn)楣?jié)約就是節(jié)能的一種表現(xiàn)。

總之，對(duì)于數(shù)據(jù)中心決策者來說，從最開始機(jī)房建設(shè)就需要考慮節(jié)能因素，需要關(guān)注前期規(guī)劃、環(huán)境選擇、機(jī)房布局裝修、設(shè)備選擇、軟件選擇局等各個(gè)方面，同時(shí)更要關(guān)注各個(gè)環(huán)節(jié)的緊密聯(lián)系，從整體規(guī)劃到全面實(shí)施，更好地筑建節(jié)能數(shù)據(jù)中心。

[作者簡(jiǎn)介]莫光華（1976-），玉林市新銳網(wǎng)絡(luò)科技有限公司工程部經(jīng)理，廣西玉林537000。