數據中心通常是指在一個建筑物的物理空間場地內，實現對數據信息的集中處理、存儲、交換、管理。其中計算機設備、服務器設備、網絡設備、通訊設備、存儲設備等通常被認為是數據中心的IT關鍵設備，而供配電設備、空調設備等是為確保數據中心的IT關鍵設備提供安全、穩定和可靠運行而設置配置的基礎設施。
在數據中心中為了業務和信息的處理要求，IT關鍵設備通常需要24*7的運行。而IT關鍵設備的運行需要配置和消耗大量的電能，并產生大量的熱量。為保證IT關鍵設備在規定的環境要求范圍內正常運行，有需要通過空調設備的運行，來維持IT關鍵設備對溫度和濕度等的環境要求。此時，空調設備也消耗了大量的電能。同時，數據中心被構建在一個建筑物內，采用的構筑材料以及圍護結構的熱工性能，也對數據中心的環境產生直接影響。
舊的數據中心的規劃是低效的。低效的根本原因如下：
供電和制冷設備的過度規劃
采用低密度應用的制冷系統為高密度提供制冷.
低效的空間布局設計
低效的氣流組織模式
冗余(可用性)
低效的供電和制冷設備
制冷設備的低效運行設置
氣流或液體過濾器的堵塞
制冷設備節能模式障礙或不可用
高架地板下部塞滿線纜
數據中心的消耗電力因為數據中心擴容急速增長。在所消耗的電力中，很大一部分是為了滿足網絡電子設備與樓宇運行的需要。這些電子設備會產生大量的熱，這是數據中心所面臨的主要問題之一。隨著溫度的升高，IT 硬件的可靠性大幅降低。據估計，溫度升高10oC(18oF)，電子設備的長期可靠性降低50%。具有諷刺意味的是，數據中心運行所依賴的一些核心網絡電子技術產生的熱量正是會導致其效率和壽命降低：網絡設備每消耗1W 功率，便需要配備1W 的散熱功率。這些配件的頻繁更換一方面產生大量的電子垃圾，同時提高了運行成本。浪費在散熱上的能源相當于浪費資源和金錢。由于氣流管理效率低下，大型數據中心提供的散熱容量最高達到了設備所需散熱容量的270%。
以“保護地球、環境以及各種生物的安全及持續性發展，并以行動做出積極的改變”的綠色運動波及全球的各個領域。建筑領域和IT領域也逐漸形成了綠色建筑和綠色IT的概念。
而數據中心就其特征而言，是緊密關聯建筑和IT這兩大領域的。廣義的綠色數據中心是“綠色建筑+綠色IT及其范圍的延伸”，狹義的綠色數據中心是“綠色IT+綠色IT及其范圍的延伸”。
綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)。保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間、與自然和諧共生的建筑。
綠色IT是指IT設備的低能耗、低電磁輻射、低噪音、限制使用有害物質、節約空間等。
綠色IT范圍的延伸是指涉及IT環境與 管理的IT基礎設施供配電設備、空調設備等設備的低能耗、高能效、降低全生命周期成本以及場地布局優化、合理氣流組織、虛擬化以及環境控監等軟件管理措施的應用等。
國際上對綠色數據中心的定義為使數據中心中的機械、照明、電氣和IT系統取得最大的能源效率和最小的環境影響。
綠色數據中心的實現
1. 綠色數據中心實現的幾個視角
綠色數據中心的實現可概括為技術實現和產品實現。綠色數據中心的實現包含了從設備的芯片到建筑物內外環境的方方面面，可以從器件層面、設備層面、設施層面、軟件層面、場地層面、建筑層面、環境層面、管理管層面等由小到大、由里到外的多個視角來實現數據中心的綠色特性。
綠色數據中心的基本特征是期望取得最大的能源效率和最小的環境影響。因此低能耗、高能效、降低全生命周期成本、節約與優化空間、限制使用有害物質、低電磁輻射、低噪音等均是綠色數據中心所需實現的最基本內容。
2. 器件層面
集成電路芯片、電子器件是構成設備的基礎。而芯片器件的能耗也是決定IT設備能耗的主要因素。因此降低芯片器件的能耗、減少散熱量、提高主頻、采用多核、提高密度、減小空間，并使“功耗不變、性能提升”。是現行芯片器件廠商努力和用戶選擇的目標。
3. 設備層面
數據中心的IT設備主要有：計算機設備、服務器設備、網絡設備、通訊設備、存儲設備等。
服務器設備在數據中心中是一項重要的設備，占有較多的數量和空間，也是數據中心中能耗較多的設備。近年來，服務器的形式發生了較大的變化。由原來的主機式、落地式到現在的機架式、刀片式。刀片服務器密度較高比機架式服務器消耗電能要少。
所謂刀片式服務器，就是指服務器外形扁而平，活像個刀片，于是形象的叫做“刀片服務器”。在標準高度的機架式機箱內可插裝多個卡式的服務器單元(即刀片，其實際上是符合工業標準的板卡，上有處理器、內存和硬盤等，并安裝了操作系統，因此一個刀片就是一臺小型服務器)，這一張張的刀片組合起來，進行數據的互通和共享，在系統軟件的協調下同步工作就可以變成高可用和高密度的新型服務器。
這些刀片服務器共用系統背板、冗余電源、冗余風扇、網絡端口、光驅、軟驅、鍵盤、顯示器和鼠標，一個機箱對外就是一臺服務器，而且多個刀片機箱還可以級聯，形成更大的集群系統。因為一個標準機架式機箱通常內置了8～14個刀片服務器，這些服務器是共用冗余電源，所以服務器電源的工作效率得到很大提升。而刀片服務器因為體積小，與同等速度與配置的機架式服務器相比，更加省電與節能。
服務器等IT設備要考慮選用高性能的芯片、低能耗器件，并具有冗余電源和冗余散熱送風設施和動態管理模式。
IT設備需選用低功耗的產品和選用有效用電率高的產品。IT設備采用低損耗的直流供電方式是未來的一種趨勢。
4. 設施層面
為IT設備提供支持保障的數據中心基礎設施主要為：備用發電機、UPS不間斷電源、配電設備、空調設備、照明設備、消防設備、安防設備等。
數據中心常用柴油備用發電機、電池、UPS主機等構成備用及不間斷電源系統。由于發電采用柴油為動力燃料，運行時需作通風、排煙及噪聲處理。而電池采用免維護密封鉛酸蓄電池，均對環境有一定的影響。對此， 采用“綠色”的替代技術與產品將成為一種趨勢，如：可再生能源的生物燃料(生物柴油、植物油、乙醇、甲醇等);生物柴油不含鉛和硫，無毒、滲漏可降解;金屬化鎳氫電池;綜合燃料電池系統(可替代電池組和柴油發電機);無需傳統蓄電池而采用磁懸浮飛輪儲能技術的UPS電源系統等。
UPS不間斷電源主機的“綠色”主要涉及：采用數字控制技術，具有精度高，抗干擾能力強，易于實現對故障診斷和隔離， 易于監控和管理。選用高效節能的UPS應具有實現交流電源的功率因數校正和電流諧波抑制、輸入諧波失真低、功率因數高、非線性負載的適應能力強、在低負載率下也能具有高效率。UPS模塊化方式可隨需而變、靈活擴容。與IT設備配套采用免逆變的直流供電方式等。
空調設備在綠色數據中心中成為主要的關注對象。空調設備由原來的針對機房房間的獨立機柜式發展為針對IT設備機柜列組的區域機柜式，針對高密度設備機柜的門板式、側板式、頂置式和彌補下送風不足的吊裝式、吊頂式等。冷源也由常用的風冷式、水冷式發展為冷凍水式、乙二醇水溶液式、乙二醇自然冷卻式、自然低溫空氣冷卻式、雙冷源式等。空調設備的多樣化形式和冷媒多樣化，其目的是為能夠具有針對性地選擇，以取得更有效的制冷效果和更高能效比。
空調設備選用制冷性能系數、能效比高的空調設備。采用精密制冷和動態智能散熱技術，對IT設備機柜采用熱傳感器進行環境的實時檢測，通過軟件計算散熱需求，動態調節，精確制冷。有效地降低能耗成本。
照明設備選擇高效節能型的光源、燈具及附件。場地的照度、照度均勻度等照明指標以及照明負荷功率密度值按照《建筑照明設計標準》的要求進行照明配置。采用高效、靈活、組合式照明控制系統。
5. 軟件層面
虛擬化是通過軟件實現硬件“綠色節能”的一種有效手段。虛擬化技術是合并多臺低端使用率比較低的IT設備(服務器設備和存儲設備)到一臺或少量的幾臺高端IT設備上運行。如：可以將一臺物理服務器虛擬劃分成多個相互隔離的小服務器，并且每個虛擬的小服務器都擁有獨立的IP。虛擬化可以提高系統適應性，提高IT設備的有效利用率，同時降低設備的使用能耗。
電源管理軟件也是一個可有效降低電源消耗的工具。IT設備的處理器都有的電源節流裝置，可采用電源管理軟件設置管理策略控制電源損耗，還可對設備進行監測、統計、控制電源消耗狀況。
環境設備監控軟件具有對環境及空調設備、電氣設備照明設備等進行顯示、記錄、計量、控制、報警、趨勢分析和提示功能。以先進的技術和合理的方式達到節約能耗的目的。
6. 場地層面
場地是IT關鍵設備、IT基礎設施設備安置場所也是人員的工作場所。
場地合理的總體規劃、空間與平面布局是采用“綠色”技術實現的重要環節。總體規劃確定場地的等級規模和系統構成。空間與平面布局確定場地的分隔和設備的布局。現行場地采用密閉護圍、大空間、少隔斷、適宜的空間容積(架高、凈高、層高)、人機區域分離等都是其所推崇的設計理念與節能策略。
場地中的IT設備區域的布置，應根據IT設備種類、系統成組特性、設備的發熱量、機柜內設備布置密度、設備與機柜工藝所確定的冷卻方式等要素，合理地考慮機房區域、機柜列組、機柜內部這三個層面的空調制冷的氣流組織，包括空調設備的位置布置、送回風方式、送風口設置、回風口設置等。采用“冷端”與“熱端”的送回風通道、平衡和散列高密度機柜中的設備布置等是主要的氣流組織節能策略。
在場地中，現行均以機柜為IT設備承載安裝方式，特別是IT設備高密度的流行趨勢，需要機柜具有60%至80%的高通孔率以達到良好的散熱性能，配置CPU、安置電流、溫度、濕度、熱量傳感器，實現精密配電和精確制冷提高機柜單元的能效。
7. 建筑層面
數據中心通常是一幢建筑物或建筑物的一部分。在數據中心中，通過空調設備的運行來確保IT設備運行所需要特定的溫濕度環境。所以數據中心建筑物的建筑護圍的熱工特性是影晌空調設備能效的重要因素，是節能的重點關注對象。
采用復合墻體節能技術工藝，在墻體主體結構基礎上增加一層或幾層復合的絕熱保溫材料來改善整個墻體的熱工性能。復合墻體節能技術工藝根據保溫材料在墻體中的位置分為：內保溫(是數據中心建設最常用的一種形式)、中保溫、組合保溫和外保溫四種。通常采用的保溫材料有：礦巖棉、聚苯板、聚氨醋、石膏板等。選用的保溫材料傳熱系數值越小或熱惰性指標值越大，對圍護結構的傳熱能力越低，其保溫隔熱性能越好越有利于節能。
8. 環境層面
綠色節能主要關注的是各類資源的合理利用和環境保護。
數據中心的建筑施工需充分利用當地供應的可再生材料建設，最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)、低電磁輻射、低噪音、限制使用有害物質保護環境和減少污染。在數據中心的支持區和輔助房間等區域適當地利用天然光源為數據中心的工作人員提供健康、適用和高效的使用空間， 與自然和諧共生的建筑內外環境。
9. 管理層面
管理是一項涉及廣泛、內容多樣的工作。有運用國家政策法規和標準規范進行綠色數據中心建設過程的管理，也有綠色數據中心運營階段的管理。
在現行日常運營成本(主要是能耗成本)占總體成本的比例呈逐年上升趨勢的情況下，建設階段需要關注工程先期設計的合理性和適用性，充分地考慮如何在建設期和運營期內降低日常運營成本(能耗成本)。運營階段通過IT應用系統的整合運營管理方案的優化，保持“綠色”提高能效，通過管理努力降低總體擁有成本，提高數據中心的整體經濟效用比。
具體措施如下：
(1) 使用已有的房屋組建數據中心。
(2) 采用總體的節能設計和綠色節能的裝修。
裝修措施如下：
減少裝修鋁材使用量：鋁是能耗最大的金屬冶煉產品之一。減少1千克裝修用鋁材，可節能約9.6千克標準煤，相應減排二氧化碳24.7千克。如果全國每年2000萬戶左右的家庭裝修能做到這一點，那么可節能約19.1萬噸標準煤，減排二氧化碳49.4萬噸。
減少裝修鋼材使用量：鋼材是住宅裝修最常用的材料之一，鋼材生產也是耗能排碳的大戶。減少1千克裝修用鋼材，可節能約0.74千克標準煤，相應減排二氧化碳1.9千克。如果全國每年2000萬戶左右的家庭裝修能做到這一點，那么可節能約1.4萬噸標準煤，減排二氧化碳3.8萬噸。
減少裝修木材使用量：適當減少裝修木材使用量，不但保護森林，增加二氧化碳吸收量，而且減少了木材加工、運輸過程中的能源消耗。少使用0.1立方米裝修用的木材，可節能約25千克標準煤，相應減排二氧化碳64.3千克。如果全國每年2000萬戶左右的家庭裝修能做到這一點，那么可節能約50萬噸標準煤，減排二氧化碳129萬噸。
減少建筑陶瓷使用量：家庭裝修時使用陶瓷能使住宅更美觀。不過，浪費也就此產生，部分家庭甚至存在奢侈裝修的現象。節約1平方米的建筑陶瓷，可節能約6千克標準煤，相應減排二氧化碳15.4千克。如果全國每年2000萬戶左右的家庭裝修能做到這一點，那么可節能約12萬噸，減排二氧化碳30.8萬噸。
(3) 服務器設備采用節能高效的刀片式服務器。PC設備減少顯示器的配置。
(4) 電源采用UPS設備，空調制冷采用行級制冷，優化氣流。照明采用節能燈具。
(5) 使用電源管理軟件控制電能使用。
(6) 安全方面設置煙感、門禁、水浸、紅外等。
(7) 完善數據中心管理措施。
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