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、運維管理類五大類別，涉及17項具體技術(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、國家機關(guān)事務(wù)管理局、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《國家綠色數(shù)據(jù)中心試點工作方案》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300萬個，耗電量占全球總耗電量的比例為1.1%~1.5%，其高能耗問題已引起各國政府的高度重視。

“作為工業(yè)領(lǐng)域的大耗能產(chǎn)業(yè)，國家對數(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，市場正在培養(yǎng)，發(fā)展?jié)摿薮??！痹?1月16日召開的中國數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)大會上，中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)委員會秘書長呂天文表示，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。

隨著互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算以及大數(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，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗問題也進(jìn)一步凸顯。

       挑戰(zhàn)眾多

我國數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅猛，總量已超過40萬個，年耗電量超過全社會用電量的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，與國際先進(jìn)水平相比有較大差距，如美國數(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，表示一個數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高?？梢钥吹?，我國在降低能源消耗方面發(fā)展空間極大。

與此同時，人類社會從機械化、電氣化、自動化一路走來，正邁進(jìn)萬物互聯(lián)、萬物智能的智能化時代，移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、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)計到2019年，全球數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施市場規(guī)模將達(dá)到440億美元左右?！比A為技術(shù)有限公司高級經(jīng)理高繼軍認(rèn)為，無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、質(zhì)量管控難、人工維護難。“數(shù)據(jù)中心的運維成本70%是電費，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)中心的維護也面臨巨大的風(fēng)險，70%的故障是人為操作造成的，人員水平的差異、經(jīng)驗、熟練程度就決定了運維水平。”

“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?！睌?shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)委員會執(zhí)行副主任張廣明強調(diào)說。

       規(guī)劃指標(biāo)不等于實際功耗

       “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)中心通過使用高效的節(jié)能組織、優(yōu)化設(shè)備運行狀態(tài)、提高維護水平等，都將數(shù)值降到了2~2.5，這并沒有難度。”張廣明介紹，數(shù)值再往下降就沒那么容易了，“要靠高效的供電、制冷設(shè)備，模塊化技術(shù)，優(yōu)化的方案來改善氣流組織設(shè)計；利用自然冷源、智能管理系統(tǒng)等一系列措施來支撐”。

張廣明估計，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；另外一項技術(shù)就是企業(yè)自主儲能供電，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，當(dāng)前普遍采用的方法會加大IT設(shè)備數(shù)量和用電量，使得在整個數(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)不等于實際運行效果，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、等級提出最終的目標(biāo)，根據(jù)設(shè)備的規(guī)格、型號、功能、數(shù)量確定功耗，但這種方法比較困難?，F(xiàn)在的方法是根據(jù)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)面積、主機房面積、機架平均占地面積、機架數(shù)與功率密度計算得到的數(shù)值，“虛得太多?！睆垙V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用電量在整個數(shù)據(jù)中心生命周期內(nèi)不敢增加到規(guī)劃值。“不敢增加服務(wù)器，實質(zhì)是不能保證電源能夠連續(xù)運行、連續(xù)制冷，這是被動能源帶來的問題。”張廣明說。

“制冷系統(tǒng)規(guī)劃欠缺也限制IT用電量在整個數(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。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)備消耗功率是不對的，還應(yīng)考慮傳輸?shù)膿p耗、阻力等問題”。

       液冷帶來技術(shù)革????

“從目前國內(nèi)外最新的研究進(jìn)展來看，使用液態(tài)冷媒替代空氣來對計算機設(shè)備進(jìn)行冷卻，是未來計算機設(shè)備的一場技術(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。

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

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

“浸沒式液冷特點是無色、無味、無毒、低溫沸騰不可燃、不導(dǎo)電，但由于成本太高，目前市場上還沒有產(chǎn)品出來。”呂天文說。

數(shù)據(jù)中心要節(jié)能降耗，如果單純以耗電來衡量的話顯然不充分。呂天文告訴《中國科學(xué)報》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)，“我們要利用契機將PUE指標(biāo)豐富起來”。

“未來數(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渡。未來隨著整體理念的發(fā)展，微模塊會向堆砌型數(shù)據(jù)中心發(fā)展。未來數(shù)據(jù)中心將實現(xiàn)產(chǎn)品統(tǒng)一，我們可以像砌磚一樣來堆砌數(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，這是一個長期的過程。”