綠色節(jié)能機房建設(shè)需要滿足的原則

    未來幾年我國數(shù)據(jù)中心將進入發(fā)展期較快的階段，預(yù)計5年內(nèi)數(shù)據(jù)中心流量處理能力的需求將增長7~10倍，機房面積再翻一倍。機房的高耗能，不但給企業(yè)帶來了沉重的負擔(dān)，也造成了全社會能源的巨大浪費。在此背景下，在機房中引入綠色IT理念，以建設(shè)綠色節(jié)能機房為目標，將低碳經(jīng)濟、節(jié)能減排理念引入新機房建設(shè)，促進降低能源消耗水平，減少二氧化碳等溫室氣體的排放。

    在“綠色、低碳”目前呼聲過高，機房的能耗與污染是一個現(xiàn)代企業(yè)無法回避的責(zé)任。成本、業(yè)務(wù)擴展、企業(yè)設(shè)備責(zé)任，是機房建設(shè)與運營需要解決的關(guān)鍵問題。

    一、空間布局講究節(jié)能效力大

    一般機房建設(shè)布局需考慮機房位置及設(shè)備布置、人流物流及出入口、防火及疏散、空調(diào)氣流等問題。綠色機房布局主要包括兩方面含義：一是綠色節(jié)能;二是提高空間利用率。

    1)節(jié)能

    通過優(yōu)化機房氣流，提高回風(fēng)溫度，輔助提高空調(diào)的效率，達到使機房更“綠色”的目的。目前可采取的主要措施如下：

    ● 建設(shè)冷、熱通道;

    ● 對高功率密度的機柜，封閉冷熱通道;

    ● 機柜中無設(shè)備的部分、線纜出入口、角軌和機柜、相鄰立柱之間都進行封閉。

    2)提高利用率

    在同等的機房空間內(nèi)容納更多的計算、存儲、交換、路由、配線等設(shè)備。通過對綠色機房的合理布局，能對空間利用率產(chǎn)生重大的影響。主要的措施有：

    ● 采用更窄的，更適用的高密度機柜;

    ● 采用更高的機柜(如47U)并結(jié)合貼頂式上走線;

    ● 采用機柜頂母線系統(tǒng)替代配電列頭柜;

    ● 冷通道封閉;

    ● 機柜內(nèi)強電和弱電走線使用OU安裝的設(shè)計。

   二、空調(diào)送風(fēng)各司其職

    保持溫度和濕度設(shè)計條件對于機房的平穩(wěn)運行至關(guān)重要。如果機房的環(huán)境不適合，將對數(shù)據(jù)處理和存儲工作產(chǎn)生負面影響，可能使數(shù)據(jù)運行出錯、宕機，甚至使系統(tǒng)故障頻繁而徹底關(guān)機。負面影響包括有：高溫、低溫或溫度波動、高濕度、低濕度。

    因此機房內(nèi)一般采用恒溫恒濕的精密空調(diào)。

    (1)空調(diào)送風(fēng)方式優(yōu)化

    目前，精密空調(diào)的典型送風(fēng)方式包括下送風(fēng)上回風(fēng)和上送風(fēng)下回風(fēng)。下送風(fēng)上回風(fēng)的方式有幾方面明顯的優(yōu)勢：

    下送風(fēng)方式，可將強、弱電線纜在機架上方分層鋪設(shè)，地板下不走線，只作通風(fēng)用途，既確保了機房防火的安全，又穩(wěn)定了冷風(fēng)遠程傳送的順暢;

    上送風(fēng)下回風(fēng)的氣流不適用于高發(fā)熱量IDC;

    下送風(fēng)上回風(fēng)的方式制冷效率更高。

    (2)空調(diào)送風(fēng)路徑優(yōu)化

 下送風(fēng)、上回風(fēng)的送風(fēng)路徑一般從空調(diào)下部出來，通過架空地板形成的靜壓箱，然后從通風(fēng)地板向上流出，然后被從機柜正面吸入機柜，從機柜后面流出，然后回到空調(diào)的上回風(fēng)口，如圖1所示。

 另外，為了能達到滿意的制冷效果，一方面需要根據(jù)機架的出風(fēng)開口面積與風(fēng)量需求設(shè)定合適的出風(fēng)壓力(即氣流的靜壓流速);另外也需要根據(jù)機架的不同功率密度情況設(shè)置相應(yīng)的約束氣流措施：

 ● 低功率密度(P≤4KW)：可單純采用下送風(fēng)方式，此方式下要求機架前方出風(fēng)口面積不小于機架截面的20%(約0.12m2)，當(dāng)功率大于2KW時且機架進風(fēng)面積無法滿足時，建議在機架頂安裝風(fēng)量和風(fēng)壓相當(dāng)?shù)娘L(fēng)機，以形成約束氣流和滿足熱交換條件。

 ● 中等功率密度(4KW)

 ● 高功率密度(10KW)

 (3)空調(diào)設(shè)備布局

 房間的形狀與設(shè)備熱負荷的分布狀況將決定機房空調(diào)設(shè)備的布置方式。機房空調(diào)設(shè)備安裝在機房圍墻內(nèi)外皆可。如果采用的是液冷式散熱設(shè)備，則應(yīng)考慮將其安裝在機房的外部，以防止冷卻劑泄漏對電子設(shè)備造成損害。

 機房空調(diào)設(shè)備正面應(yīng)當(dāng)與每排機器垂直，與熱過道對齊，以使它們向送風(fēng)區(qū)排風(fēng)的方向一致(如下圖所示)。這種設(shè)置可以使熱氣流回機房空調(diào)設(shè)備的路徑縮到很短，以減少空氣流動，防止熱空氣返回空調(diào)時向***入冷通道。朝同一方向排風(fēng)可以防止出現(xiàn)鼓風(fēng)機相向吹風(fēng)時在地板下產(chǎn)生的“死區(qū)”。

 對于長而窄的房間，將機房空調(diào)設(shè)備安裝在周圍就可以實現(xiàn)制冷。對于正方形的大房間，則必須將機房空調(diào)設(shè)備同時安裝在周圍和中間線上。

   三、不同冷源區(qū)別對待

 目前在實際中應(yīng)用的精密空調(diào)中，主要制冷形式為：風(fēng)冷型精密空調(diào)、水冷型精密空調(diào)、冷凍水型精密空調(diào)、雙冷源型精密空調(diào)。

 在上述四種空調(diào)制冷形式中，風(fēng)冷型機組是使用相當(dāng)普遍的，這是因為風(fēng)冷機型結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，擴容方便。但是風(fēng)冷型受安裝的條件限制，會有一定的使用局限性，尤其是大型機房，占地面積大，管路長，容易造成風(fēng)冷型機組的制冷效率下降，壓縮機耗能加大而制冷量反而可能下降，造成能源浪費。水冷型機組和冷凍水型機組就沒有這方面問題，換熱介質(zhì)水的輸送都是靠專門的水泵來進行，不會影響制冷系統(tǒng)的效率。另一方面，由于風(fēng)冷型和水冷型的機組都是自帶制冷系統(tǒng)，使用渦旋式壓縮機，能效比有一定局限，渦旋式壓縮機的能效比大約在5左右，而大型冷凍水主機的螺桿型或離心式壓縮機的能效比可以達到6或者更高。

 四、機房布線強調(diào)低成本

   機房布線系統(tǒng)需要為機房的關(guān)鍵IT設(shè)備提供可靠的連接，需要提供適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)運營的傳輸帶寬，需要支持網(wǎng)絡(luò)7×24小時的不間斷運行。

 對于機房綜合布線系統(tǒng)而言，綠色可以分為兩個方面：一是布線材料本身的要求;二是通過對布線系統(tǒng)各個方面的節(jié)約，降低整個大系統(tǒng)的消耗和排放。

 (1)綠色布線材料

 從布線材料本身的綠色來看，因為在機房內(nèi)不可避免地會有管理人員出入，所以機房內(nèi)布線產(chǎn)品的原材料的選擇上應(yīng)該符合歐盟議會及歐盟會發(fā)布的《在電氣、電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》(簡稱RoHS指令)的環(huán)境要求，保證布線材料長時間處于機房內(nèi)而不會發(fā)揮超標的有害氣體。

 在線纜材料的選擇上，應(yīng)采用低煙、無鹵并且滿足防火性能要求的產(chǎn)品，理想狀態(tài)下，布線產(chǎn)品應(yīng)能滿足以下三個要求：

 ● 在一定時間段內(nèi)在火場的高溫下能夠正常傳輸

 ● 防止火勢順著線纜蔓延并產(chǎn)生有害氣體

 ● 避免腐蝕性氣體損壞計算機設(shè)備的接插件

 同時，機房中大量使用到光纖，光纖本身在材料方面是非常安全的，但是必須要注意光纖護套的材料，和銅纜的護套材料一樣必須達到ROHS的要求。

 (2)綠色布線系統(tǒng)

 由于機房必須采用有線系統(tǒng)作為通信的基礎(chǔ)，因此盡量減少綜合布線系統(tǒng)對散熱的影響便是更好的節(jié)能。具體而言包括以下五個方面：

 線纜選擇：可以從兩個方面來考慮，首先是更快的傳輸速度可以簡化網(wǎng)絡(luò)。減少布線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備占用的空間。比如從1000Base-T升級到10GBase-T，傳輸線纜的尺寸只有增加15%,但是傳輸速率快了10倍。因此，隨著10Gbit/s的網(wǎng)絡(luò)標準成為主流，機房機房建議選擇性能適度超前的6A類/EA級的雙絞線和50/125μm、850nm工作波長優(yōu)化多模光纜(OM3)。

 可用指標用來衡量傳輸速率與能耗的關(guān)系：Power/Gbit/s，就是每Gbit/s的流量所消耗的能量。網(wǎng)絡(luò)速度的提升的另一個效果是能夠降低單位Gbps的能耗。所以采用更高的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度不但能夠節(jié)約空間，也能夠大量節(jié)省能耗。

 光纜與銅纜：光纖在傳輸距離和功耗上都優(yōu)于銅纜。EPA指出，1KWh等于0.73公斤的CO2排放。假設(shè)機房的PUE為2.8，那么24個(1個配線架) 10GBase-T端口1年產(chǎn)生的碳排放大約是2.2噸，按1公升汽油大約能產(chǎn)生2.26公斤的CO2排放，2.2頓大約相當(dāng)于970升汽油，可以夠一輛普通小汽車開1萬公里左右。因此相對銅纜而言，基于光纖的10GBase-SR節(jié)省了85%左右的能耗，差不多減少了1.8噸/年的碳排放。綠色機房的布線應(yīng)該更多的考慮采用光纖布線而不是銅纜。

 配線架選擇：為提高機房的空間利用率以達到綠色節(jié)能的要求，機房內(nèi)應(yīng)選擇更高密度的配線設(shè)備，以充分利用空間。常用的配線架在1U或2U的空間可提供24個或48個標準RJ-45端口，而高密度配線架可以再同樣的空間內(nèi)提供高達48個或72個標準的RJ-45端口。

 盲板選擇：盲板是安裝在機柜內(nèi)用于阻隔機柜中的空閑空間，起到美觀與分隔機柜內(nèi)冷、熱空氣的作用，盲板的安裝同樣能降低機房的制冷能耗。

 智能布線系統(tǒng)：智能布線系統(tǒng)一種將傳統(tǒng)布線系統(tǒng)與智能管理聯(lián)系在一起的系統(tǒng)。通過智能布線系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)連接的架構(gòu)及其變化自動傳給系統(tǒng)管理軟件，管理系統(tǒng)將收到的實時信息進行處理，用戶通過查詢管理系統(tǒng)，便可隨時了解布線系統(tǒng)的新結(jié)構(gòu)。通過將管理元素全部電子化管理，可以做到直觀、實時和更快的無紙化管理。

 智能布線系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能如下：實時監(jiān)測端到端網(wǎng)絡(luò)連接、工作任務(wù)(比如跳線等)的執(zhí)行、圖形化顯示物理層的連接架構(gòu)、自動識別網(wǎng)絡(luò)和拓撲結(jié)構(gòu)、搜索功能、資產(chǎn)管理、報告功能。

 四、綠色評估方法

 (1)國家標準節(jié)能要求

 國標GB50174-2008對機房節(jié)能建設(shè)提出了要求，規(guī)范中條明確指出：“為規(guī)范電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計，確保電子信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運行，做到技術(shù)進步、經(jīng)濟合理、安全適用、節(jié)能。制定本規(guī)范?！惫?jié)能是機房一個非常重要的話題，GB50174-2008中特別增加了關(guān)于大型機房節(jié)能的條文。另外，規(guī)范中空調(diào)設(shè)計應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇采用以下節(jié)能措施：大型機房宜采用水冷冷水機組空調(diào)系統(tǒng);北方地區(qū)采用水冷冷水機組的機房.冬季可利用室外冷卻塔作為冷源.通過熱交換器對空調(diào)冷凍水進行降溫：空調(diào)系統(tǒng)可采用電制冷與自然冷卻相結(jié)合的方式。規(guī)范中關(guān)于節(jié)能的條文還有很多 例如機柜的擺放方式、照明光源、機房窗戶設(shè)置等細節(jié)，充分體現(xiàn)了對節(jié)能的關(guān)注。

 GB 50174-2008的實施對于我國機房基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有著重要的意義.對于國內(nèi)機房基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的科學(xué)性、適用性具有重要的指導(dǎo)意義，南方電網(wǎng)總調(diào)機房建設(shè)工程應(yīng)充分依據(jù)該規(guī)范。

 (2)能效模型

 為引導(dǎo)和規(guī)范全球IT行業(yè)的節(jié)能，相關(guān)國內(nèi)外機構(gòu)會同機房的主流供應(yīng)商建立起名為Green Grid，探討和研究機房的節(jié)能與能效改善問題，目前還是以白皮書的形式給行業(yè)予以指導(dǎo)。Green Grid將在2011-2013年間正式發(fā)布機房的能效規(guī)范來指導(dǎo)全球的機房的建設(shè)。沿著改善和提高機房能效路徑的思路，Green Grid提出PUE(Power Usage Effectiveness)和DCiE(Date Center Efficiency)能效指標，它反應(yīng)的是機房節(jié)能問題的兩個方面：PUE反映的是機房的總體能源使用效率;DCE反映的是機房IT設(shè)備占機房總能耗的比率。

 PUE反映的是為滿足IT設(shè)備的供電要求,機房機房的總供電率，PUE值越小越好，趨近1。

 DCiE反映IT設(shè)備的能耗占機房總能耗的比例，DCiE值越大越好，趨近1。

 依據(jù)PUE的能效指標來衡量，目前國內(nèi)在網(wǎng)運行的大部分機房，其PUE值約在2-3之間。根據(jù)目前較新的產(chǎn)品技術(shù)水平和機房設(shè)計水平，PUE值能提高1.6-1.8的水平，而Google則在實驗PUE為1.2的機房。

    上海陽騰電子科技有限公司的主要業(yè)務(wù)為數(shù)據(jù)機房的設(shè)計與施工（基礎(chǔ)建設(shè)）、IT設(shè)備（服務(wù)器/交換機）、計算機信息安全應(yīng)用集成等IT服務(wù)，以及為企事業(yè)單位弱電系統(tǒng)集成（智能化）提供整體解決方案。主要包括機房工程、網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)等智能樓宇系統(tǒng)。公司提供從技術(shù)咨詢、工程設(shè)計、產(chǎn)品供應(yīng)、安裝施工、調(diào)試開通到售后服務(wù)及長期維修保養(yǎng)等一系列的支持，為企業(yè)IT系統(tǒng)整合提供一站式服務(wù)。