參照圖一數(shù)據(jù)中心能耗模型中的分層，繼續(xù)對每一層能耗使用和節(jié)能情況進(jìn)行詳細(xì)分析，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)階段節(jié)能不在此討論范圍。

圖一：數(shù)據(jù)中心能耗模型

1、建筑層

數(shù)據(jù)中心和傳統(tǒng)建筑不同，存在大型暖通系統(tǒng)，但是現(xiàn)階段設(shè)計單位針對性的優(yōu)化并不多，特別是在氣流組織等細(xì)節(jié)方面缺乏細(xì)化設(shè)計。

圖二：機(jī)房氣流組織模型

以圖二機(jī)房氣流組織模型為例，一般冷空氣從末端空調(diào)出風(fēng)后，均需經(jīng)過向下、向前、橫向、向上、向后、再向下等一系列的方向變化才回到末端空調(diào)進(jìn)風(fēng)口，形成氣流循環(huán)?？梢钥吹浆F(xiàn)有氣流組織涉及大量的方向調(diào)整，每次方向調(diào)整都需要消耗一定能量。因此可以考慮把空調(diào)的送風(fēng)和回風(fēng)系統(tǒng)分開，并把風(fēng)向和IT設(shè)備的風(fēng)向調(diào)整成一致，減少氣流方向變化造成的能耗損失。

同時，送風(fēng)口和回風(fēng)口附近，包括橋架、橫梁、照明燈具等位置都會對氣流產(chǎn)生很大影響，因此一定要結(jié)合BIM等模型，多個設(shè)計專業(yè)做好聯(lián)動，對機(jī)房內(nèi)送風(fēng)、回風(fēng)等整個通道進(jìn)行深化設(shè)計，避免只是實現(xiàn)功能的堆疊，減少由氣流碰撞而造成的能耗損失。

2、IDC層

從安全性考慮，金融等很多客戶都在部署兩地三中心、雙活等架構(gòu)，如圖三所示，這種架構(gòu)確實能保證業(yè)務(wù)連續(xù)性。

圖三：標(biāo)準(zhǔn)兩地三中心業(yè)務(wù)架構(gòu)

但在能耗方面，一般此種架構(gòu)均需搭建兩套或兩套以上的IT系統(tǒng)，需要搭配4套以上UPS系統(tǒng)。一般主數(shù)據(jù)中心分擔(dān)業(yè)務(wù)60%-70%，備數(shù)據(jù)中心分擔(dān)30%-40%，災(zāi)備中心閑置會更嚴(yán)重，平均每套UPS系統(tǒng)負(fù)載率不會超過25%，大部分情況下甚至低于20%，如圖四負(fù)載率和轉(zhuǎn)化率關(guān)系圖可知，UPS將達(dá)不到最佳的工作效率，常規(guī)估算4套UPS浪費(fèi)能耗綜合將超過UPS總能耗5%。所以需要在業(yè)務(wù)連續(xù)性和節(jié)能之間找到平衡。數(shù)據(jù)中心也可以進(jìn)行針對性的調(diào)整優(yōu)化，比如可以由數(shù)據(jù)中心整體承接整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的SLA，而不是由每個數(shù)據(jù)中心單獨(dú)承接各自的SLA。或者在搭建業(yè)務(wù)架構(gòu)時，結(jié)合數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀進(jìn)行更多的優(yōu)化。

圖四：某模塊化UPS負(fù)載率和轉(zhuǎn)化效率關(guān)系圖

3、IAAS層

前面已經(jīng)提到，IT設(shè)備自身的節(jié)能空間比較大。來看今年2月一則浪潮服務(wù)器在測評中獲獎的新聞，主要內(nèi)容是在同等硬件配置情況下，浪潮工程師對服務(wù)器組件和熱管理系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行全方面優(yōu)化，實現(xiàn)服務(wù)器節(jié)能50%左右，實現(xiàn)能源利用最大化。文章中200多字4次提到了風(fēng)扇，所以IT設(shè)備通過優(yōu)化內(nèi)部氣流組織和改善溫場分布實現(xiàn)節(jié)能，空間很大， IT硬件廠商在設(shè)計數(shù)據(jù)中心專用機(jī)架時，應(yīng)該聯(lián)合更多的暖通行業(yè)專家進(jìn)行深度的優(yōu)化，同時做好和機(jī)房氣流組織的聯(lián)動。

圖五：IT設(shè)備清潔前后對比

數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員都會按周期對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行各項維護(hù)保養(yǎng)，但是客戶或客戶代維對IT設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，一般僅限于硬件上下架和網(wǎng)絡(luò)割接等，幾乎不對IT設(shè)備進(jìn)行清潔。如圖五所示，數(shù)據(jù)表明，定期對IT設(shè)備特別是風(fēng)扇進(jìn)行清潔除塵、潤滑，可有效的提升風(fēng)扇效率。按照常規(guī)估算，可以降低風(fēng)扇能耗5%， IT能耗1%，將會節(jié)約數(shù)據(jù)中心整體能耗0.7%。但一般客戶是按功率密度租用機(jī)柜，只會考慮整體功率會不會超標(biāo)，節(jié)能的意愿并不強(qiáng)烈。數(shù)據(jù)中心可以推出相應(yīng)的政策，引導(dǎo)客戶做這方面節(jié)能，在IT維護(hù)成本和節(jié)能方面找到平衡。

4、PAAS層

來看一組對比，圖六左圖是理想中一天以小時為單位，政務(wù)云、公有云和互聯(lián)網(wǎng)客戶的業(yè)務(wù)曲線，也可等效為能耗曲線，可以看到業(yè)務(wù)和時間關(guān)聯(lián)性很大。但是結(jié)合幾個數(shù)據(jù)中心進(jìn)行實際測試后發(fā)現(xiàn)，如圖六右圖所示，無論政務(wù)云、公有云還是互聯(lián)網(wǎng)客戶，全天每小時的能耗并沒有太大變化，甚至工作日和周末也沒有變化。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)有幾個原因1）任務(wù)機(jī)制更多關(guān)注負(fù)載均衡、響應(yīng)時間等性能指標(biāo)，忽視能耗控制。2）數(shù)據(jù)機(jī)制更多關(guān)注訪問效率、一致性，忽視對數(shù)據(jù)多重冗余等的能耗控制。3）集成商和應(yīng)用商更關(guān)注QOS和SLA，缺少主動的節(jié)能意愿。所以數(shù)據(jù)中心服務(wù)商應(yīng)該結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施、IT硬件和軟件行業(yè)，出臺針對性的優(yōu)惠策略，在穩(wěn)定和節(jié)能間找到平衡。

圖六：標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和實際業(yè)務(wù)系統(tǒng)24小時能耗曲線

5、SAAS層

程序代碼節(jié)能是最容易被忽視的部分，因為程序編寫更多是以結(jié)果為導(dǎo)向，只要實現(xiàn)功能即可，很少有人關(guān)注程序能耗，研究表明：

1）不同程序語言，能耗差別較大，以圖七為例，按照相同邏輯實現(xiàn)某一功能，不同語言之間能耗差別達(dá)4倍以上。

圖七：Energy Efficiency Across Programming Languages

2）相同程序語言，不同人編寫，能耗差別也較大。通過圖八可以看出，同樣程序語言，不同的實現(xiàn)邏輯，最多能耗相差20%以上。雖說條條道路通羅馬，但是不同道路通羅馬的人力、財力、時間等成本都是不同的，數(shù)據(jù)中心行業(yè)應(yīng)該協(xié)同相關(guān)行業(yè)建立數(shù)據(jù)中心綠色代碼評價機(jī)制，在代碼可用和節(jié)能間找到平衡。

6、數(shù)據(jù)層

公開數(shù)據(jù)表明，2020年全球產(chǎn)生數(shù)據(jù)達(dá)到44ZB，這些數(shù)據(jù)根據(jù)使用頻次不同又分為熱數(shù)據(jù)、溫數(shù)據(jù)、冷數(shù)據(jù)、冰凍數(shù)據(jù)等多個分級，而其中冰凍數(shù)據(jù)使用頻次基本小于每年2次。根據(jù)易華錄集團(tuán)給出的數(shù)據(jù)，如果對使用頻次低或者使用實時性要求不高的數(shù)據(jù)，利用光存儲去替代電存儲或磁存儲，將節(jié)約90%的能耗。在一般業(yè)務(wù)架構(gòu)中，按PUE=1.3、存儲能耗占IT系統(tǒng)35%、冷數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)總量40%測算，冷數(shù)據(jù)能耗已占到數(shù)據(jù)中心總能耗的10%，雖然不是所有數(shù)據(jù)都能利用光存儲替換，但應(yīng)該在業(yè)務(wù)架構(gòu)上更多的結(jié)合數(shù)據(jù)中心實際情況進(jìn)行優(yōu)化，在實時性和節(jié)能間找到平衡。

7、輔助支撐層

安防、照明、弱電等系統(tǒng)均屬于輔助支撐。以安防為例，按照最新規(guī)范，園區(qū)安防一般分5級，每級重點(diǎn)不同，對系統(tǒng)要求不同，碼流和分辨率等參數(shù)也應(yīng)該不同。

1）對園區(qū)公區(qū)、樓宇圍墻，重點(diǎn)關(guān)注的是對入侵的檢測和預(yù)警，需要安保人員線下配合。

2）對樓內(nèi)公區(qū)，重點(diǎn)關(guān)注未經(jīng)授權(quán)的跨區(qū)活動，需要人臉識別、動態(tài)偵測等技術(shù)。

3）對機(jī)房公區(qū)、冷通道區(qū)，重點(diǎn)記錄什么人在什么時間對什么系統(tǒng)進(jìn)行了操作，也便于后期追責(zé)。

所以對不同區(qū)域應(yīng)采用不同的技術(shù)、設(shè)置不同的碼流、設(shè)置不同的分辨率，而不是采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。按常規(guī)估算，如對園區(qū)圍欄優(yōu)化分辨率、對樓內(nèi)公區(qū)采用動態(tài)偵測等技術(shù)，降低存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗可以達(dá)到10%以上。所以有必要考慮對輔助支撐層的各項應(yīng)用根據(jù)功能環(huán)境的不同進(jìn)行細(xì)化，而不是采用統(tǒng)一的高標(biāo)準(zhǔn)。?

8、運(yùn)維管理層

現(xiàn)階段，很多廠家都已提出并實現(xiàn)AI+BA等智能化節(jié)能方案，確實實現(xiàn)了能耗的精準(zhǔn)控制，但是還可以做的更精細(xì)。以圖九為例分析暖通系統(tǒng)現(xiàn)狀。

圖九：數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)邏輯圖

冷卻、冷凍、蓄冷釋冷和末端系統(tǒng)，一般由BA進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)機(jī)房內(nèi)可分三部分，溫濕度由動環(huán)系統(tǒng)采集（BA也可采集），機(jī)房內(nèi)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)、通風(fēng)地板一般不在自控范圍內(nèi)，都是人工控制，客戶的IT設(shè)備比如風(fēng)扇等，未納入到數(shù)據(jù)中心運(yùn)維的監(jiān)控體系，所以從邏輯上整個暖通系統(tǒng)分為能自控、可手動控制和不能控制三部分。就像手動擋車比自動擋車省油一樣，不是自動擋不好，而是自動擋不能像駕駛員一樣，采集所有信息進(jìn)行綜合分析。對于AI+BA也一樣，數(shù)據(jù)中心行業(yè)應(yīng)該納入更多檢測或監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，并聯(lián)合IT設(shè)備廠家開放IT設(shè)備風(fēng)扇等接口，納入統(tǒng)一監(jiān)控體系，通過全系統(tǒng)聯(lián)動達(dá)到最優(yōu)節(jié)能。

9、間接節(jié)能輸出

數(shù)據(jù)中心要建立類似海綿城市的概念，和自然充分融合，利用好IT設(shè)備的熱能、蒸發(fā)冷卻廢水，實現(xiàn)二次利用。

最后做一下總結(jié)，數(shù)據(jù)中心前期的節(jié)能更多是圍繞基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)維開展，而對占比達(dá)到80%的基礎(chǔ)設(shè)施之外能耗關(guān)注的過少，而且由于前面介紹的原因，IT硬件、軟件開發(fā)、IT維護(hù)等行業(yè)自身節(jié)能的意愿并不強(qiáng)烈，同時數(shù)據(jù)中心服務(wù)商也沒有制定相關(guān)鼓勵策略推動這些方面節(jié)能。因此，如圖十所示，需要構(gòu)建以數(shù)據(jù)中心為中心，由數(shù)據(jù)中心行業(yè)組織牽頭，協(xié)同IT硬件、應(yīng)用軟件等上下游行業(yè)，建立數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能的生態(tài)圈，實現(xiàn)多方共贏。

圖十：數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能生態(tài)圈

針對數(shù)據(jù)中心在政策上和綠色節(jié)能評價上，完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)同IT硬件、軟件、設(shè)計和集成等行業(yè)，在IT能效、業(yè)務(wù)架構(gòu)上、代碼效率上，針對數(shù)據(jù)中心做出綠色等級劃分。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營者應(yīng)積極推動落實這些政策標(biāo)準(zhǔn)，對符合客戶給予優(yōu)惠的銷售策略，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心上下游相關(guān)行業(yè)的共贏，共同構(gòu)建數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能生態(tài)圈，降低數(shù)據(jù)中心整體能耗，提升整個數(shù)據(jù)中心的效率，減少碳排放，站在全社會的角度做出數(shù)據(jù)中心行業(yè)的貢獻(xiàn)。（作者：聯(lián)通數(shù)字科技有限公司 車凱）