如何让数据中心变绿？数据中心节能降耗36计
随着数字经济的发展和国家东数西算工程的推进，数据中心行业也在快速发展。数据中心作为算力网络的底座为数字经济的发展起到支撑的作用，同时作为能耗最多的行业之一，在国家“双碳”战略下，如何节能降耗成为数据中心发展的重要议题之一。
我们可以看一下全球数据中心的能耗情况：国际能源署(IEA )报告显示，全球数据中心行业占用了全球3%的电力，每年使用超过 900 亿千瓦时的电力，这大约是34个燃煤发电厂的等效输出。
随着数据中心数据量、计算量、传输量的快速增长，数据中心规模也日益庞大，数据中心能耗日益上升。前不久据相关单位统计，中国数据中心的电费竟然占了数据中心运维总成本的60%-70%，而空调所用的电费占其中的40%。
数据中心的高能耗给企业带来了沉重的负担，也造成全社会能源的巨大浪费。政府监管机构、企业管理层对高额的电费日益不满。IT部门管理层和数据中心运维人员面临巨大的压力，这种“重安全，轻节能”的模式必然被证明是与绿色节能背道而驰的一种落后的、难以持续的运维模式，到了必须改变的时候了！
我们看如下几个事实，它表明中国企业有实施绿色IT的历史责任：
1、中国已经是全球最大的煤炭、石油、天然气进口国。世界并不太平，国家能源安全问题日渐突出。
2、随着我国能源消费量的持续上升，以煤炭、石油为主的能源结构造成城市大气污染，过度消耗生物质能引起生态破坏，这些非清洁能源造成中国生态环境污染状况日趋加剧。
3、大量案例证明：如果不在规划和设计阶段将绿色IT、绿色数据中心、清洁能源、节能降耗等因素给予足够考虑，待数据中心投产后，再去升级改造，其成本至少成倍增加。
4、不少企业把绿色数据中心它当做面子工程来作；真正视绿色为己任，既重面子，更重里子的企业并不多。
5、当企业在绿色IT&数据中心的实施过程中，不少提供绿色技术支持的厂商，其技术、项目管理、人才经验储备不足，甲方弄不好就可能成为乙方大量新技术的试验田，这会产生极大的项目风险。
如上这些事实还说明：
1、我国当前绿色数据中心的建设整体上还处在初步探索期，部分企业进入实践期。
2、部分先进企业，尤其是把数据中心当作核心竞争力的企业，已经进行了很多绿色数据中心的尝试，逐渐成为行业标杆。随着这些企业的实践，逐渐培养出一批具备一线实践经验的绿色数据中心专才。
3、中国政府已经制定了”双碳”战略，政府和行业组织陆续制定和出台了一系列数据中心设计规范，对绿色数据中心的建设很有指导意义。作为能耗大户的数据中心和IT系统，改变传统IT能源消耗模式，积极引入、建立和倡导绿色数据中心，将成为未来所有政府高管、企业CEO、CIO和 IT技术人员必须履行的历史使命。
以上就是我们创作数据中心运维节能36计的背景。
共享企业价值 推动区域共同发展
1-3计：选址与建筑
1、选址是第一要素。数据中心尽量选择高纬度、温度低、湿度适中的地点。
2、设计全封闭型的数据中心，提高机房密闭性能：取消外窗；门窗要做好密闭处理；尽量减少人员出入机房。防止外部热空气进入机房，机房冷空气偷漏跑冒至室外。
3、数据中心外墙为浅色调；在机房制冷控制区域对维护结构进行保温处理，防止机房相邻区域因温度、湿度差异较大而产生冷凝水，同时降低制冷的负荷。机房内，尽量不用玻璃墙。满足LEED要求的绿色节能建筑要求。
4-21计：气流组织与空调系统
4、大型数据中心制冷方式选择参考：能源利用效率是风冷<水冷<自然冷却。
5、合理摆放空调设备位置，风口地板与空调保持6英尺以上距离，避免气流短路。
6、有高架地板时：对线缆穿出地板的开口处进行密封处理，优化机房地板下结构降低风阻。可以考虑无高架地板方案：让末端制冷空调直接靠近IT负载，就近制冷，冷空气无需从高架地板下穿过，省去了不必要的风阻和能耗。
8、在数据中心的气流组织中设计冷热通道分离，或冷热通道封闭。防止冷热气流短路。
9、在大型数据中心机房建设专用大型水冷式机房精密空调和芯片冷却管道，直接给IT设备芯片散热。
10、在数据中心机房采用机房风冷式精密空调+大型新风机1：1配置，合理利用自然新风冷源。
11、在采用有高架地板的方案时，如果机房狭长，设备功率密度高，空调机应分散安放，应适当提高活动地板铺高和地板风口出风速度，送风均匀。
12、有条件时可在空调机顶部接回风道，热通道上方加回风口（有吊顶机房）。有助于去除局部热点。
13、空调机管线尽量布置在空调机后部。
14、将大功率、高负荷的服务器摆放在机柜的底部或中间。
15、选用节能的加湿系统，能耗：超声波加湿<湿膜加湿<电极加湿<红外线。
16、设定空调最佳工况，防止出现部分空调正在加湿，部分空调正在除湿的情况。
17、推荐室外空调机冷凝器自动雾化技术；推荐采用磁悬浮离心冷水机组；推荐采用太空纤维的风机。
18、空调采用高能效比压缩机，电机使用变频系统，末端空调使用下沉EC风机。
19、各种数据中心皆可广泛采用板式热交换器。
20、大型数据中心采用大容量蓄冷罐；推荐冰蓄冷技术及湖水制冷技术。
21、对高能耗机柜，可以考虑采用水冷背板机柜，“电冰箱”式机柜。
22-28计：绿色能源与供配电系统
22、降低UPS能耗：选用高效率、模块化UPS、智能UPS。使用UPS的ECO模式（智能休眠），使UPS运行在经济状态下。
23、谐波不仅增加能耗，也导致许多电气系统故障。谐波治理：加隔离变压器；对谐波进行抑制，12次脉冲附加11次滤波 ；选择优质的高频机或工频机；做好接地。
24、对电力系统进行无功补偿，提高能源利用效率和系统稳定性。
25、在配电柜断路器和UPS输出端加装节电器。
26、市电直供及高压直流供电系统能减少供配电链路上的组件，减少能源浪费。
27、数据中心采用多种能源：太阳能、地热能、核能、潮汐能、风能、沼气能，降低石化能源的消耗，降低碳排放量。
28、大力推广能源可以循环使用的燃气冷热电三联供系统。
29-33计：IT系统
29、积极采用云计算，共享计算资源，资源弹性供给；减少过度的数据备份工作；关闭不 用的IT负载；找出并且淘汰没有使用的或者利用率低的设备和“僵尸”应用。
30、积极选用低能耗IT设备；坚决淘汰高能耗的老旧设备。
31、积极采用耐高温服务器；积极尝试采用液冷服务器。
32、机柜加盲板，有效使用机柜封闭盲板，减少冷热空气的混合。
33、机柜门网孔六角形设计，通风率要大于或等于78% 。自有机房，可以考虑无门机柜，以减少风阻，增加通风效率，最终节约能耗。
34-36计：照明及清洁
34、选择节能灯具，并引入智能照明系统，提高自动化程度，减少不必要的光照强度。
35、采用数据中心微模块技术。制冷、供电、计算、消防、监控等集成在一个微模块内，降低能耗，故障隔离。
36、定期除尘：空调、风机尤其是风扇、滤网、主板除尘。过多尘土，导致能耗增加，短路风险增加。
案例连连看
案例一：某IT企业大型数据中心高能耗案例
案例背景
某个大型IT企业北京数据中心的建设。当时数据中心内都是玻璃墙；机房内的IT设备都是按业务应用分组摆放，且是头对尾整齐的摆放。导致数据中心能耗高昂，PUE超过2.9。
案例分析
1、机房都是玻璃墙，当时考虑的是美观。因为经常有外单位参观数据中心。机房设计成为玻璃外墙，可以方便接待来宾参观。殊不知玻璃是一个非常好的热导体，导致能耗很高。
2、机房内IT设备按业务应用分组摆放。比如与ERP应用相关的各种设备集中摆放在一起。这组ERP机柜最前面是ERP小型机，后面是ERP存储，存储后面是ERP的PC服务器。最高档的机器放置在最前面。当时按应用集中摆放，也有对外展示的考虑。不同类型的设备集中摆放在一起，则各机柜参差不齐，大小不一，能耗不同，不仅布线复杂，而且对空调制冷带来很大不便：按能耗大的设备来制冷，则对能耗低的设备有些浪费。按能耗低的设备来制冷，则高能耗设备过热。
3、各机柜设备头尾相对，导致前机柜的热风直接传导到后机柜的进风口，冷热气流紊乱，导致高能耗。
4、外部来宾进入机房参观，导致凉气泄露，灰尘进入，增加了能耗，增加了安全风险。
案例反思
根因分析
当时我们没有数据中心气流组织、节能规划的概念。“保安全，求美观”是当时主要的诉求。
解决方案
后来随着知识、见识的增长，我们逐渐有了绿色环保的思想，数据中心开始采用节能的技术。比如：
● 数据中心基本没有窗子，且为隔热实体墙。
● 来宾参观，直接到总控中心去，不到机房去参观。
● 我们按模块化数据中心进行建设。存储区、PC区、小机区等，分区建设。针对不同的区域，采用不同的强弱电部署方式和制冷方式，减少单机房布线和制冷的复杂度。
● 机柜摆放为头对头，尾对尾，建立冷热通道，防止气流短路。大型数据中心采用风冷和水冷相结合的制冷措施。
案例二：某石化企业大型数据中心高能耗案例
案例背景
2016年北京某石化企业的数据中心刚刚建成，机房前后全是透明的落地大玻璃窗；机房内外灯火辉煌，窗明几净；机柜前后排都是头对尾整齐摆放。问为何不头对头摆放，答曰若头对头摆放，则某个机柜门会被柱子挡住，无法打开，也不好看。
案例分析
1、玻璃是很好的热导体，应该为实体墙；
2、开越多的灯，会产生越多的热；数据中心光照强度达到国家相关规定即可，无须过度照明。
3、头对尾的摆放方式会导致气流组织的紊乱。应该冷热通道分离或隔离。
案例反思
1、2016年刚建成的数据中心在节能环保方面还犯低级错误，让人吃惊。这个企业的IT人员可能还根本没有节能环保的概念。可见绿色数据中心的建设任重道远。
2、绿色数据中心的技术并非关键，教育、培训和思想意识是排第一的。绿色机房，你我责任；节能环保，意识为先。
来源：网络
本文标题：如何让数据中心变绿？数据中心节能降耗36计
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