近年來，隨著信息處理及通訊技術的飛躍發(fā)展及高速普及，IT設備的增長速度也是十分驚人。據(jù)統(tǒng)計，目前全球數(shù)據(jù)中心的電力消耗總量已經(jīng)占據(jù)了全球電力使用量的百分之三，根據(jù)IDC的估算，在IT行業(yè)中，能源消耗成本已經(jīng)達到其硬件采購成本的25%，而數(shù)據(jù)正以52%的復合年均增長率不斷攀升。2016年同業(yè)審核研究報告中發(fā)現(xiàn)，若不顯著提高效率，ICT產(chǎn)業(yè)將消耗全球總電力的20%，2025年碳排將高達全球碳排放量的5.5%，僅次于美國、中國和印度的碳排。有行業(yè)分析師認為，到2025年，全球數(shù)據(jù)中心使用的電力總量按現(xiàn)在的電力價格來估算的話，將會超過百億美元。
數(shù)據(jù)中心耗電量非常巨大，政府已充分意識到降低碳排放量的必要性。在某些發(fā)達城市，數(shù)據(jù)中心很難獲得足夠的電能。例如，北京市經(jīng)濟和信息化委員會已正式宣布，北京市將禁止新建和擴建數(shù)據(jù)中心。綠色節(jié)能成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展優(yōu)先考慮的重點，如何在確保數(shù)據(jù)高度安全和高度可靠的前提下，打造一個真正“綠色節(jié)能”的數(shù)據(jù)中心，而關于數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能的認證也層出不窮，最具代表性的就是LEED認證。
綠色建筑評估體系LEED
LEED(Leadership in Energy and Environmental Design, 能源與環(huán)境先導設計)，是自愿采用的評估體系標準，主要目的是規(guī)范一個完整、準確的綠色建筑概念，推動綠色集成技術發(fā)展，為建造綠色建筑提供一套可實施的技術路線，是目前在世界各國的各類建筑環(huán)保評估、綠色建筑評估以及建筑可持續(xù)性評估標準中被認為是最完善、最有影響力的評估標準。
LEED是性能性標準，主要強調(diào)在整體、綜合性能方面達到“綠化”要求。為建筑物的設計和管理提供環(huán)保戰(zhàn)略，旨在降低能耗，節(jié)省材料，從而減少有害溫室氣體排放。LEED體現(xiàn)了資源的合理利用，推進建筑一體化的設計實踐。
LEED 綠色建筑評估體系主要強調(diào)建筑整個生命周期的可持續(xù)性，包括了設計、施工、調(diào)試、營運、拆除等過程，需要發(fā)展商、建筑師、結構工程師、機電工程師、燈光設計師、園林設計師、施工單位、監(jiān)理單位等的全面參與和配合。
LEED認證評價要素
LEED評估體系及其技術框架由五大方面及若干指標構成，主要從整合過程(Integrative Process) (2分)、選址與交通(Location and Transportation) (18分)、用水效率(Water Efficiency) (12分)、能源與大氣(Energy and Atmosphere) (38分)、材料與資源(Materials and Resources) (13分)、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量(Indoor Environmental Quality) (17分)、創(chuàng)新設計流程(Innovation & Design Process) (6分)、地區(qū)優(yōu)先(Regional Priority) (4分) 進行綜合評判其對環(huán)境的影響，并根據(jù)各方面指標綜合打分，按分數(shù)高低分為白金(≧80分)、金(≧60分)、銀(≧50分)、銅(≧40分)4個認證級別，如圖一，以反映其綠色水平。
圖一 LEED 認證級別
LEED數(shù)據(jù)中心的關鍵因素
如上述所在LEED綠色數(shù)據(jù)中心的評價中，不單單只是評估PUE，可說是一個全生命周期的綜合評量，而在整個LEED的評價體系里，有以下幾個關鍵因素：
1、能源效率優(yōu)化
通過實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心及其各系統(tǒng)的最低節(jié)能等級以減少因過度使用能源而帶來的環(huán)境和經(jīng)濟危害?？赏ㄟ^能源仿真軟件，進行全年的能耗分析與ASHRAE 90.1所定義之基準值進行比較，分析節(jié)能措施，預測所有受影響系統(tǒng)的潛在節(jié)能機會和成本影響，依據(jù)節(jié)能成本的百分比進行得分計算。
美國能源部曾經(jīng)調(diào)查指出，數(shù)據(jù)中心耗能相較于一般辦公室高出約100倍，而通過實際用電量的量測除了IT設備的用電量之外，空調(diào)與UPS的用電量占非IT設備用電量的97.8%，除了提升IT設備的效率之外，另一重點則是提高空調(diào)與UPS的使用效率。
2、 能源管理
測量的計量裝置需永久性的安裝并自動收集及可讓使用者通過Web瀏覽器進行遠程訪問，通過能源管理系統(tǒng)進行能耗分類統(tǒng)計及數(shù)據(jù)分析，讓用戶了解用能習慣及發(fā)現(xiàn)能耗浪費，同時進行能源使用效率監(jiān)測并提供時、日、月、年管理報表，數(shù)據(jù)需至少保存18個月以上，為持續(xù)改善能源使用效率提供依據(jù)。
3、 再生能源
利用再生能源系統(tǒng)來減少項目的能源費用，依據(jù)再生能源的用量百分比進行得分計算。
4、 環(huán)保制品
采用環(huán)保制冷劑、使用具有可持續(xù)性報告的產(chǎn)品以及當?shù)夭牧希瑴p少原材料、制造過程中及運輸中產(chǎn)生的碳排及暖化氣體的排放，將碳排減至最低。
圖二 環(huán)保制冷劑
5、 施工管理
施工過程中需回收和/或再利用無害的營建和拆建材料，盡量減少廢棄物的產(chǎn)生，并保持施工環(huán)境空氣質(zhì)量、揮發(fā)性材料施工方法檢討及材物料存放管理。
6、 性能驗證
性能驗證是申請綠色數(shù)據(jù)中心的必要條件，在ASHRAE Guideline中，對性能驗證定義為“建筑物系統(tǒng)功能之設計、試車、運轉之過程，以使系統(tǒng)能運轉于保持其設計原意為目的”。性能驗證程序的實施，將使業(yè)主、設計單位、施工單位互相整合，在計劃階段、設計時間、工程施工階段、竣工系統(tǒng)性能測試階段及營運維護管理，均須依照業(yè)主項目需求(Owner’s Project Requirements, OPR)與設計基準(Basic of Design)，執(zhí)行試運行能使數(shù)據(jù)中心的能源使用效率提升。
圖三 LEED施工階段試運行步驟
7、 運營管理
人員及設備進駐后，此時應具有一個可視化的機房運維管理系統(tǒng)(DCIM)，協(xié)助管理者持續(xù)的監(jiān)測能源使用效率，并比較實際運轉后的效能是否有達到原設計的要求，以及提供管理者了解操作習慣并找出減少浪費能源的機會點，持續(xù)的調(diào)試系統(tǒng)、優(yōu)化系統(tǒng)。
圖四 可視化的機房運維管理系統(tǒng)示意
全球首個LEED V4 認證非單體數(shù)據(jù)中心
2018年3月，臺達吳江數(shù)據(jù)中心成為全球首個獲得LEED v4 ID+C黃金級認證的非單體數(shù)據(jù)中心。依據(jù)國標B+級及LEED綠色數(shù)據(jù)中心進行規(guī)劃、設計及建造。其中導入節(jié)能的方案外，基于安全的運維考慮放入人臉辯識系統(tǒng)進行人員管制。
圖五 臺達吳江數(shù)據(jù)中心
1、 綠色機房 能源效率優(yōu)化是關鍵
中國工信部提出，2015年新建大型云計算數(shù)據(jù)中心的能耗效率(PUE)值需達到1.5以下。而臺達吳江數(shù)據(jù)中心2017全年PUE為1.29，相較于工信部所提出的效率更是提升41%。其中的做法為：
1) 冷/熱通道隔離
冷/熱通道的隔離可說是最簡單也是最有效的一個節(jié)能方案，如圖六所示。將冷與熱區(qū)隔可大幅減少冷空氣跟熱空氣的混合，能消除機架正面的垂直溫度梯度，造成IT設備的入口溫度提高，而降低了冷卻的效率，進而導致IT設備熱宕機。同時，通過實際的測試逐步調(diào)升冷通道的溫度有助于降低空調(diào)用電，但如果溫度超過25℃，反而造成IT設備用電上升，也更容易造成熱宕機，如此調(diào)整冷通道的溫度提升至25℃可達到優(yōu)化空調(diào)用電的目的。
圖六 冷/熱通道隔離示意圖
2) 列間空調(diào)接近熱點，有效去除熱量
由于模塊化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備基本上是水平方向進出風，應用模塊化列間空調(diào)，可滿足水平方向進出風的氣流組織，貼近熱源并大幅縮減空氣循環(huán)的路徑，如圖七所示，減少風機的靜壓損失及管道的熱損失，可以有效移除熱點。選用模塊化組合機組。通過主從控制，主機將多臺模塊所采集的溫、濕度參數(shù)取其平均值，實現(xiàn)步調(diào)一致的效果。
圖七 列間空調(diào)氣流示意
3) 高效變頻空調(diào)設備
數(shù)據(jù)中心的IT設備建置往往需要依據(jù)實際的營運逐步增加，再加上空調(diào)設備皆會設置備援，此時可變轉速的空調(diào)設備即可靈活彈性的運用。在中低負載時，列間空調(diào)多臺同時運轉下，此時高節(jié)能EC風扇降低轉速及壓縮機亦進行變頻的流量控制，依據(jù)實際工作負載調(diào)整轉速，減少電力損耗(如：風量下載10%，用電量可下降27%)，可達到低負載高效率的運轉。
圖八 高效變頻空調(diào)設備示意
4) 善用自然資源(新風節(jié)能系統(tǒng))
通過吳江當?shù)貧夂蛸Y料的分析，發(fā)現(xiàn)吳江地區(qū)每年有約一半的時間可引進新風做自然冷卻，如圖九所示。善用如此優(yōu)越的自然環(huán)境資源，將可大大降低能源的使用。利用新風風機及排風風機搭配PLC進行新風自然冷卻，如圖十所示，新風引入的判斷依據(jù)室外溫度、相對濕度及焓值與室內(nèi)所需條件進行比較，當室外條件皆低于設定值時即全載引進新風，此時可關閉列間空調(diào)系統(tǒng)，可達到最低能源使用。
圖九 中國地區(qū)全年溫度分布圖
圖十 新風節(jié)能系統(tǒng)示意
5) 高效率模塊化UPS
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的負載大概是UPS的30%~40%，而使用傳統(tǒng)的UPS，此時效率大概為87%，相對的采用高效率模塊化UPS(臺達DPH系列)，其運轉效率則提升至95%，相較于傳統(tǒng)式UPS提升了8%的效率。以一個100kW的負載來說，一年可節(jié)省約7萬度的用電，而模塊化UPS，又可依據(jù)IT設備的增減，增減UPS的模塊，讓UPS處于高效率的狀態(tài)運轉。
圖十一 高效模塊式UPS(以臺達DPH系列為例)與傳統(tǒng)UPS效率比較
6) 持續(xù)優(yōu)化綠色機房 可視化數(shù)據(jù)中心基礎設施管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)中心基礎設施管理系統(tǒng)(DCIM)在可視化部份具有分類、分時、組織及指針管理，能源使用分析報表可使用Trend、Bar、Pie Chart等，協(xié)助管理者快速的洞察IT基礎設施維運、資產(chǎn)管理、水電空調(diào)管理、能源管理、環(huán)境控制、安全監(jiān)控、門禁管制、空間配置等眾多關鍵信息。搭載DCIM的智能化機房，能夠自動調(diào)適機房的環(huán)境，讓IT設備正常運作。
圖十二 可視化的數(shù)據(jù)中心基礎設施管理系統(tǒng)(DCIM)
2、 綠色電力 太陽能光伏發(fā)電
臺達吳江研發(fā)制造中心在建筑物的屋頂設置了403.2 kWp的太陽能光伏發(fā)電，如圖十三。每年產(chǎn)生43萬度的電力，提供給工廠及數(shù)據(jù)中心，約占數(shù)據(jù)中心全年用電的4.05%。
圖十三 太陽能光伏發(fā)電
3、 綠色運維 自動故障檢測和診斷(AFDD)及移動巡檢
數(shù)據(jù)中心的故障如果是因為出現(xiàn)了斷電或人為錯誤操作等所導致，就比較容易進行檢查和恢復。但如果是數(shù)據(jù)中心的故障是在平常運行過程中而慢慢產(chǎn)生的呢?一個數(shù)據(jù)中心通常布置相當多的傳感器、驅動器及設備，而采集的數(shù)據(jù)也相當巨量，如一個傳感器一秒抓取一次，那一年就有3千萬筆，那如果有100個就有31億筆數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)怎么轉換成信息，而信息再通過分析而產(chǎn)生管理者需要的報表，那就需要DCIM系統(tǒng)中的自動故障檢測和診斷(Automated Fault Detection and Diagnostics簡稱AFDD)的功能，而診斷數(shù)據(jù)中心的故障就像是看病一樣，根據(jù)不同的指標，并通過經(jīng)驗建立分析規(guī)則來判斷可能的故障位置，并提醒管理者提前進行維護，達到預防保養(yǎng)的目的，也增進了數(shù)據(jù)中心的可度靠。另一個就是移動巡檢的功能，通過系統(tǒng)建立一個檢查對象并產(chǎn)生QR code并將貼在檢查對象，可使用手機掃描QR code即可將相關的檢查記錄上傳至系統(tǒng)，系統(tǒng)即可對此進行分析，而上層管理者也可對系統(tǒng)進行核對，減少紙本的記錄及增加分析的速度。
圖十四 故障檢測和診斷(AFDD)示意
圖十五 移動巡檢
總結
人們生活水平的逐漸提高，科技發(fā)展的日新月異，綠色節(jié)能理念深入人心，物聯(lián)網(wǎng)、AI、AR / VR，云端、行動、和大數(shù)據(jù)分析等技術的興起，對于數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能成為行業(yè)發(fā)展優(yōu)先考慮的重點。而數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能需要發(fā)揮相當?shù)膭?chuàng)意，不應受到傳統(tǒng)思維的局限。例如：富士康在貴陽的數(shù)據(jù)中心即充分的善用大自然的資源。
而對于管理數(shù)據(jù)中心的管理者而言，一套好的DCIM系統(tǒng)，提供自動化、可視化及故障診斷的預警功能(AFDD)，以綜合平臺提高管理的便利性。協(xié)助管理者方便快速的管理及分析，找出并修正IT低效率的部分，減少碳排放，最終讓數(shù)據(jù)中心的效能和生命周期管理達到優(yōu)化的目標。
（轉載）
