浅谈节能环保数据中心规划

莫光华

（玉林市新锐网络科技有限公司，广西玉林537000）

[摘要]要想让节能转化为竞争优势，长期有效地执行下去，需要遵循一定的方法论。根据现阶段的节能技术产品水平，可以从四大环节规划节能机房：第一，基础建构环节；第二，硬件设备环节；第三，软环境的搭建；第四，后期资源共享。

[关键词]节能机房  数据  规划

随着经济的飞速发展和企业对互联网认识的不断加深，数据中心在近几年迅速红火起来。在云计算大数据时代，随着海量数据的爆发，数据中心趋向于高密度、大型集约化的同时面临着高能耗、高成本、运维日趋复杂等问题。未来数据中心需要朝着绿色节能、智能化、自动化发展，但要实现绿色数据中心的建设与高效运营，这与数据中心解决方案的选择密不可分。作为数据中心的决策者，应该怎样考虑解决方案呢？

1  节能从机房规划开始

面对着国家和企业的节能减排工作压力，运维人员一直有这些疑问“我负责的运维机房节能空间有多大？使用这些节能产品是否能像产品提供商宣传的那样带来显著节能效果？如何合理利用这些产品达到国家和企业的节能任务?绿色产品真的能够将降低企业TCO吗……”
　　这些疑惑产生的主要原因是运维人员并没有真正将节能工作与自己平时工作良好结合。其实，从机房规划时期，就应该将节能与机房建设相结合。据专家总结，如果将节能与机房规划紧密结合，当前数据中心机房还有60%的节能空间，基站最大将有近70%的节能空间。
　　要想让节能转化为竞争优势，长期有效地执行下去，需要遵循一定的方法论。经过长期的市场观察和科学地分析，不管是电信机房还是数据中心，在充分了解节能需求后，从最初机房规划开始就要考虑节能因素。
　　对于决策人员来说，不能武断地听信别人的节能经验，凭空认为机房内各个设备的能耗情况。由于不同机房所处地理和气候环境不同，机房各种设备的耗能是不一样的，在完成原有设备改造时，一定要明确各种设备的耗能量，根据机房实际耗能来选择节能方式。
　　在仔细了解机房耗能，或是定制出机房需求后，就要开始节能机房的规划。根据现阶段的节能技术产品水平，可以从四大环节规划节能机房：第一，基础建构环节；第二，硬件设备环节；第三，软环境的搭建；第四，后期资源共享。
　　节能工作是机房后期运维时期需要重点关注的对象，在机房规划建设时期就需要将节能纳入考虑范围。机房的基础架构，如机房地理位置的选择、气候的好坏、电力供应是否充足等都需要纳入考察范围。
　　在选择合适的外界环境后，就需要根据需求选择合适的硬件设备，在这其中包含制冷设备、通信设备、电源设备等，目前市面上都有提供这些设备的节能产品。同时，在选择硬件产品后，产品的排放、通风口的设置、机房的布线设计等都对节能有重大影响，都需要专业团队进行考察和设计。　　
　　决策人员从这四个环节进行分析考察，就可以涵盖新型节能机房的各个环节。对于就有机房改造也可以凭借这四个环节全面分析机房耗能大的原因，逐一排查，进而解决问题。
　 2  数据中心机房建筑节能考虑

建筑节能是机房节能的重要一部分，也是其他机房节能工作的前提和基础。针对数据机房的建筑节能手段，主要有以下几点考虑。
　　2.1机房密封。应做好墙壁、屋顶、地板、线缆出入口的密封工作将窗户密封或贴隔热膜，减少不必要的人员进出。新建机房时，应选取隔热性好的材料。
　　2.2机房隔断。有些机房考虑日后扩容，留有空位，需要对空位区域进行隔断，只对已摆放设备的区域提供制冷。
　　2.3机房吊顶。有些IDC机房利用旧机房改造，层高过高，超过IDC机房的要求。此时可在不影响消防的条件下对机房做吊顶，降低层高，减少需要制冷的体积。下面介绍机房建筑的屋顶节能方面的相关情况。

　2.3.1隔离太阳辐射热
　　隔热太阳辐射热，减少阳光直射，对屋顶可采用架空层面、浅色屋面、种植屋面等。对屋面进行绿色覆盖，既可遮阳，又能隔热，而且通过光合作用，可消耗或转化部分能量，也起到美化环境作用。因此植物覆盖法师空调节能的较好的方法。还有设计通风屋面、蓄水屋面等节能措施。
　　2.3.2“冷屋顶”节能
　　国外很多专家对“冷屋顶”（coolroofs）进行了大量的研究，发现其节能效果很显著。所谓“冷屋顶”是指日射反射率高的屋顶，它通过对普通屋顶涂上高反射率的涂料，提高屋顶的日射反射率，减少太阳热量的吸收，从而达到减少空调冷负荷和空调节能的目的。研究表明：采用“冷屋顶”节能可使空调负荷减少约10%-50%。
　　这些建筑节能手段同样适用于一些电信建筑设施，通过这些成本不高却较为简单有效的方法减少能源损耗。

3  电源等基础设施的环保节能是关键

据研究表明，输入的电能在经过以关键电源和制冷设备为代表的机房基础设施时，损耗的能源高达50%左右，然后才是“硬件设备”40%的损耗。由此可见，从关键电源及制冷设备入手，提高物理层的效率，才是节能的“治本”之道。
　　针对企业数据中心的基础设施建设，众多厂商倾注大量心血，根据“在数据中心最需要制冷的时间和地方提供最及时的制冷”的原则，为数据中心减少电能消耗。目前，我们看到有厂家已经开始提供的“可升级电源及制冷设备解决方案”，针对“可升级”理念设计，能为数据中心节省超过一半的电力和制冷损耗。此外，现代机房正在向“精密制冷”方面发展，合理使用电源及制冷容量规划管理软件，可以对机柜环境进行实时检测，避免不必要的供电和制冷容量的产生。
　　落实到具体的技术环节，在通信电源开发、生产早期，人们主要集中研究电源的输出特性，比较少地考虑电源的输入特性。在早期，由于大量使用谐波电流大的电源给电网带来严重的污染，使电网波形失真、降低实际负荷能力。近年来，人们的环保意识和安全意识逐渐增强，对于输入特性的思考已经在各类产品和技术中得到了体现。我们看到，目前很多UPS除加装高效输入滤波器外，还采用EMC电磁兼容设计、功率因数校正技术及IGBT整流技术等，充分体现了绿色环保主题。随着电力电子技术和功率器件的发展，软件谐波处理技术等先进技术正在逐渐成熟并推广应用。通信电源产品的设计制造过程中采用有源谐波处理技术是一大趋势，因为这样不但可以改善电源对电网的负载特性，减少对其他网络设备的谐波*，同时也大大提高了电源的源效应。
　　当然，节能环保技术的使用还体现在很多方面，比如现在很多厂家提供的产品具有超强的抗冲击及负载能力，有的还加上独特的能量反灌处理系统，确保工业电力系统高度可靠。有的产品在正常市电状态下，IPS能量损耗可以控制在很低水平，大大节省耗电损失，而且感性负载适应性强，无需配置空调冷却系统，大大降低运行成本。
　　不仅是电源产品本身，人们也从管理等各角度来加强基础产品的节能工作，数字化的电源控制技术产品就是大势所趋。现在对通信电源内所有控制技术，如AC/DC整流稳压、DC/AC逆变、SPWM、同步锁相、蓄电池等，将随着微处理器和监控软件的引入，电源的自我监控能力普遍增强，可以实时地监控设备本身的各种运行参数和状态、预警功能和故障诊断功能，有效地实现了通信动力设备的无人值守与远程监控，维护人员可远程观察电源设备的运行参数和状态，当出现故障时，可将故障信息及时上报，并可利用电话、传真、寻呼等通信手段通知值班人员，提高故障排除的效率。采用全数字化控制技术，将能有效地缩小电源体积、降低成本，而且能大大提高产品的节电特性。
　　对于通信机房来说，电源等基础设施的环保节能是提高效率的关键，我们必须牢牢把握每一个细节，真正落实到位。

4  合理的机房布线对节能降耗起到重要作用

合理有效的线缆布局和合理的网络结构对于节约电能、节能降耗起到重要作用。现在机房有两种主要建设局面，一种是集中配线式，另外一种是两级式的线缆管理，主要是指网络交换机。中心配线这种方式的交换机是使用IDG机房标准，由一级交换机直接指向服务器，能通过缆线直接到达用户服务器。两级式的交换机的使用主要为了节省线缆布放的压力，从主交换机到每一列机柜的头柜，在头柜放一台二层交换机，主交换机与二层交换机之间用光缆连接。列头头柜交换机通过网线再连接到每一个服务器上去。它的优点是节省从主交换机到用户服务器线缆的数量。
　　而比较理想的是集中的一次性的机房布线方式。从核心交换机直接通过网线布放到用户服务器上来。表面上增加线缆数量，但是在节能环保方面比较突出。这种方式可以节省7%～9%机房机架位，对于一个机房来说1000个正常机柜位大概能节省90个机柜位。
　　同时，两级机房布线的做法会增加二层交换机，从而增加能耗。如果增加备份的话，会增加很大备份量，这会造成能耗的增加以及端口的浪费。目前每增加1W设备功耗，电源功耗会增加2.8W，这包括制冷和设备用电。集中配线可以降低冗余设备的数量，端口没有浪费。另外，还要考虑配线位置。配线在整个网络机房的中心区，可减少两边网线的长度。这就是平面布局方法的考虑，这种考虑一定会节约很大空间。现在机房空间一平方米国内造价差不多在14万元左右，如果能够节约空间的话，也将达到节能目标，因为节约就是节能的一种表现。

总之，对于数据中心决策者来说，从最开始机房建设就需要考虑节能因素，需要关注前期规划、环境选择、机房布局装修、设备选择、软件选择局等各个方面，同时更要关注各个环节的紧密联系，从整体规划到全面实施，更好地筑建节能数据中心。

[作者简介]莫光华（1976-），玉林市新锐网络科技有限公司工程部经理，广西玉林537000。