節(jié)能現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心重要的任務(wù)。

近日，工業(yè)和信息化部在其官方網(wǎng)站發(fā)布了《〈綠色數(shù)據(jù)中心先進(jìn)適用技術(shù)目錄（第一批）〉公示》。目錄共分為制冷/冷卻類、供配電類、IT 類、模塊化類、運(yùn)維管理類五大類別，涉及17項(xiàng)具體技術(shù)。

技術(shù)的進(jìn)步使得數(shù)據(jù)中心在節(jié)能方面不斷改善。去年3月份，工信部、國(guó)家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)工作方案》透露，隨著信息化快速發(fā)展，全球數(shù)據(jù)中心建設(shè)總量已超過(guò)300萬(wàn)個(gè)，耗電量占全球總耗電量的比例為1.1%~1.5%，其高能耗問(wèn)題已引起各國(guó)政府的高度重視。

“作為工業(yè)領(lǐng)域的大耗能產(chǎn)業(yè)，國(guó)家對(duì)數(shù)據(jù)中心節(jié)能發(fā)展非常重視，行業(yè)和用戶也在持續(xù)關(guān)注，市場(chǎng)正在培養(yǎng)，發(fā)展?jié)摿薮??！痹?1月16日召開的中國(guó)數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)大會(huì)上，中國(guó)電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)委員會(huì)秘書長(zhǎng)呂天文表示，節(jié)能現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心重要的領(lǐng)域，甚至是著力點(diǎn)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)等應(yīng)用的快速發(fā)展，全球數(shù)據(jù)中心的建設(shè)步伐正在加快，與此同時(shí)，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗問(wèn)題也進(jìn)一步凸顯。

       挑戰(zhàn)眾多

我國(guó)數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅猛，總量已超過(guò)40萬(wàn)個(gè)，年耗電量超過(guò)全社會(huì)用電量的1.5%，其中大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE（電源使用效率）仍普遍大于2.2，與國(guó)際先進(jìn)水平相比有較大差距，如美國(guó)數(shù)據(jù)中心PUE已達(dá)1.9，先進(jìn)數(shù)據(jù)中心PUE甚至達(dá)到1.2以下。PUE值是指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源之比，PUE值越接近于1，表示一個(gè)數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高?？梢钥吹?，我國(guó)在降低能源消耗方面發(fā)展空間極大。

與此同時(shí)，人類社會(huì)從機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化一路走來(lái)，正邁進(jìn)萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的智能化時(shí)代，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的崛起，使得需要節(jié)能改造的數(shù)據(jù)中心日益增多，據(jù)悉，2015年我國(guó)數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造規(guī)模已達(dá)30億元左右?！邦A(yù)計(jì)到2019年，全球數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到440億美元左右。”華為技術(shù)有限公司高級(jí)經(jīng)理高繼軍認(rèn)為，無(wú)論是從廠商角度還是從????戶角度出發(fā)，都應(yīng)該去做更多的工作。

高繼軍同時(shí)指出，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心存在很多挑戰(zhàn)，前期規(guī)劃難、建設(shè)周期長(zhǎng)、質(zhì)量管控難、人工維護(hù)難。“數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維成本70%是電費(fèi)，主要是制冷能耗，全球數(shù)據(jù)中心電力消耗大約相當(dāng)于7個(gè)大亞灣核電站的年發(fā)電量，總的耗電量非常驚人。數(shù)據(jù)中心的維護(hù)也面臨巨大的風(fēng)險(xiǎn)，70%的故障是人為操作造成的，人員水平的差異、經(jīng)驗(yàn)、熟練程度就決定了運(yùn)維水平?！?

“數(shù)據(jù)中心要節(jié)能，必須重視節(jié)能規(guī)劃，在建設(shè)階段不重視，以后再改建就難了。”數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)委員會(huì)執(zhí)行副主任張廣明強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

       規(guī)劃指標(biāo)不等于實(shí)際功耗

       “自從政府呼吁數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗，許多PUE指標(biāo)在3~3.5的數(shù)據(jù)中心通過(guò)使用高效的節(jié)能組織、優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、提高維護(hù)水平等，都將數(shù)值降到了2~2.5，這并沒(méi)有難度?！睆垙V明介紹，數(shù)值再往下降就沒(méi)那么容易了，“要靠高效的供電、制冷設(shè)備，模塊化技術(shù)，優(yōu)化的方案來(lái)改善氣流組織設(shè)計(jì)；利用自然冷源、智能管理系統(tǒng)等一系列措施來(lái)支撐”。

張廣明估計(jì)，理想的數(shù)據(jù)中心能耗數(shù)值應(yīng)該可以降到1.2左右，“這需要兩項(xiàng)技術(shù)的疊加，一是去掉制冷系統(tǒng)，把自然冷源的溫度提高到60~80攝氏度，這樣數(shù)據(jù)中心即使建設(shè)到海南島，全年也可以用自然冷源，不需要制冷；另外一項(xiàng)技術(shù)就是企業(yè)自主儲(chǔ)能供電，去掉傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)（不間斷電源系統(tǒng)），供電系統(tǒng)效率就能從80%左右提高到97%”。難處在于兩項(xiàng)技術(shù)都需要IT廠商參與，“制冷????供電技術(shù)設(shè)備廠商單獨(dú)做不了，必須要多方配合”。

自從按照行業(yè)和政府部門要求，PUE要達(dá)到1.5左右，新設(shè)計(jì)和改造的數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃指標(biāo)都齊刷刷降到了1.5，張廣明不客氣地指出，這太不正常，“PUE指標(biāo)是個(gè)技術(shù)指標(biāo)，不是政治和行政指標(biāo)，目標(biāo)的提出也要符合技術(shù)的發(fā)展規(guī)律”。

規(guī)劃值難以達(dá)到，其不合理之處在于，在確定IT設(shè)備數(shù)量和用電規(guī)模時(shí)，當(dāng)前普遍采用的方法會(huì)加大IT設(shè)備數(shù)量和用電量，使得在整個(gè)數(shù)據(jù)中心生命周期內(nèi)IT設(shè)備用電量都達(dá)不到規(guī)劃值。

PUE的規(guī)劃指標(biāo)不等于實(shí)際運(yùn)行效果，IT設(shè)備功耗應(yīng)該統(tǒng)一根據(jù)數(shù)據(jù)中心的性質(zhì)、用途、等級(jí)提出最終的目標(biāo)，根據(jù)設(shè)備的規(guī)格、型號(hào)、功能、數(shù)量確定功耗，但這種方法比較困難。現(xiàn)在的方法是根據(jù)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)面積、主機(jī)房面積、機(jī)架平均占地面積、機(jī)架數(shù)與功率密度計(jì)算得到的數(shù)值，“虛得太多。”張廣明指出。

另一方面，供電系統(tǒng)規(guī)劃不能保證制冷系統(tǒng)的連續(xù)性，使IT用電量在整個(gè)數(shù)據(jù)中心生命周期內(nèi)不敢增加到規(guī)劃值?！安桓以黾臃?wù)器，實(shí)質(zhì)是不能保證電源能夠連續(xù)運(yùn)行、連續(xù)制冷，這是被動(dòng)能源帶來(lái)的問(wèn)題?！睆垙V明說(shuō)。

“制冷系統(tǒng)規(guī)劃欠缺也限制IT用電量在整個(gè)數(shù)據(jù)中心生命周期內(nèi)都不敢增加到規(guī)劃值?！睆垙V明說(shuō)。設(shè)備標(biāo)稱的制冷功率忽略了冷氣利用效率，“制冷功率等于IT設(shè)備消耗功率是不對(duì)的，還應(yīng)考慮傳輸?shù)膿p耗、阻力等問(wèn)題”。

       液冷帶來(lái)技術(shù)革????

“從目前國(guó)內(nèi)外最新的研究進(jìn)展來(lái)看，使用液態(tài)冷媒替代空氣來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行冷卻，是未來(lái)計(jì)算機(jī)設(shè)備的一場(chǎng)技術(shù)革命?！敝锌剖锕鈹?shù)據(jù)中心產(chǎn)品事業(yè)經(jīng)理劉廣輝說(shuō)。

從分類來(lái)說(shuō)，液冷目前分為“冷板式液冷”和“全浸沒(méi)式液冷”兩大類。浸沒(méi)式液冷就是把所有的熱源浸沒(méi)在冷媒液體里，通過(guò)液體的蒸發(fā)或流動(dòng)把熱量帶走。間接式液冷是把一個(gè)裝有液體的腔體和熱源接觸，通過(guò)腔體內(nèi)液體的流動(dòng)，將熱量帶走。

在實(shí)際應(yīng)用中，冷板式液冷是比較普遍的設(shè)計(jì)，包括曙光在內(nèi)的許多企業(yè)都有成熟的技術(shù)。

“浸沒(méi)式液冷特點(diǎn)是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、低溫沸騰不可燃、不導(dǎo)電，但由于成本太高，目前市場(chǎng)上還沒(méi)有產(chǎn)品出來(lái)?！眳翁煳恼f(shuō)。

數(shù)據(jù)中心要節(jié)能降耗，如果單純以耗電來(lái)衡量的話顯然不充分。呂天文告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，數(shù)據(jù)中心的能耗不單純是耗電，材料、人工、水、燃?xì)舛及ㄔ趦?nèi)，“我們要利用契機(jī)將PUE指標(biāo)豐富起來(lái)”。

“未來(lái)數(shù)據(jù)中心應(yīng)該是單一產(chǎn)品建設(shè)?！眳翁煳臅诚氲?，“節(jié)能理念從現(xiàn)階段看，正在從房間型到微模塊過(guò)渡。未來(lái)隨著整體理念的發(fā)展，微模塊會(huì)向堆砌型數(shù)據(jù)中心發(fā)展。未來(lái)數(shù)據(jù)中心將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品統(tǒng)一，我們可以像砌磚一樣來(lái)堆砌數(shù)據(jù)中心，達(dá)到節(jié)地、節(jié)電、提高可靠性的目的。但技術(shù)的進(jìn)步需要用戶逐漸消化、吸收，新技術(shù)替換舊技術(shù)也有滲透率，這是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。”