【峰会演讲】张宜：数据中心与节能

　　2013年第十四届中国国际建筑智能化峰会于12月10日在广州中国大酒店盛大举行。作为智能建筑行业第一会，无论是从规模、展商级别、还是讨论热度等都堪比往届，现场迎来了来自各地的智能建筑行业的设计院人士、系统集成商、渠道商、厂商、终端用户等专业观众超过800余人，共同探讨智能建筑最新技术及其应用分析。

　　在本届高端峰会上，现场嘉宾与观众共同探讨了智慧城市、云计算、物联网、微智能等业界热点话题。其中涵盖综合布线、智能照明、智能家居、安防、建筑节能、系统集成等相关细分领域。其中来自中国勘察设计协会工程智能设计峰会副秘书长张宜于现场探讨分析了数据中心与节能。

　　张宜：数据中心节能，我自己不同的观点，为什么不叫数据中心机房节能，而是叫数据中心节能呢?因为数据中心的节能我认为不仅仅是一个机房建设的问题，他更多的是和我们工艺相结合。什么叫工艺呢?就是说网络的设计，数据中心节能不但和机电的设备有关而且和网络建设是密切相关。讲到数据中心的节能，大家会讲到一个指标POE，按照POE这个概念来说，它是一个机房的总的功率除以设备用电的功率，再除以POE值。POE值从我们国家的标准来说分成几档，有铂金、金、银、铜。我们国家来看POE值是3.3左右，从这个指标来看我们连铜牌的指标都达不到，所以这样的数据中心根本就谈不上节能。目前来，公信部要求现在的数据中心节能指标POE值要小于1.5。那么怎么实现呢?

中国勘察设计协会工程智能设计峰会副秘书长张宜

　　在做数据中心的时候，行业人士经常会依赖于自己的基础数据。首先考虑到机柜的耗电量，大概是三到五千瓦，对小型机的机柜来说会不到20千瓦，就是对于整个机柜的功耗是在5千瓦到20千瓦的范围内做一些预计，按照机房的面积以及这个机房能够安装的机柜数量确定我们的能耗。

　　第四是和POE值比较接近的，就是对机房的环境温度的了解，因为环境温度要求越高，对空调的能耗也就越大，所以这几个指标是做数据中心中考虑节能的时候会用到的。但是我个人认为仅仅用这些来考虑数据中心的节能是远远不够的。因为这只是从一个组建的角度考虑，而没有从网络、从工艺的角度考虑。因此，我认为节能的关键应该在下面几个方面。

　　首先从建筑的设计来说，本身需要具有节能的要求，建筑的设计要满足网络和网络设备对环境的要求。我讲的建筑的节能设计，是指我们设备对建筑的要求。比如装修的材料、机房高度、要不要设窗，这些实际上都是由我们工艺提出的，然后由土建按照我们工艺的要求实施。

　　要降低网络设备的功耗，首先要提高设备的利用率，大家也知道现在数据中心装很多设备，实际上这些设备的利用率如何呢?非常低。一些数据显示目前大部分数据中心的设备利用率只是30%左右，大量的设备是空置而没有运行起来，这也是一种资源的浪费。对环境指标的要求比原来放宽，原来的指标是在环境温度18-27度，允许环境温度是15-32度。电子的芯片可以承受的温度越来越高，从相关的芯片质量知道可以达到40多度，因为环境的温度确定直接关系到数据中心的节能效果。这个指标在国家的数据中心建设规范中会对原来指标做一些修订，放宽了要求。

　　当然，在整个机房的布局中，要符合空调的要求，像大家提到的背靠背、面对面的热通道的组织，那么机柜的摆放和机房布局要做到更合理，而且这种布局要从节能的效果考虑，对于空调的方式，目前大家都在推风冷的空调方式。当然风的冷却方式要根据地区而言。

　　另外，数据中心关于供电系统的等级规定了四个方面，配电系统的等级和备份的数量直接取决于数据中心机房的等级，因此我们把我们数据中心的等级定在什么位置、定在什么尺度也是十分关键。什么样的数据中心叫A级、什么样的数据中心叫C级也是大家要考虑的，不能把所有的数据中心房都看成是数据中心，如果那样的话，将来的投资会盲目的扩大，尤其是电源的备份上。关于供电系统的安全性设计也直接关系到节能指标，当然我们数据中心建成以后，除了在建设区有一个合理的设计以外，还要考虑到数据中心整个运行过程如何来提倡一种实时的指标采集，和对指标的控制，以及对设备的管理，这些都是和节能有关的。我们可以看到，在设计中这一点大家都忽略了对数据中心位置的选择，这些内容我都是从通信设施、机房理念摘下来的，但是我认为这个选择原则对我们数据中心的建设同样是可以适用的，但是目前这方面大家可能考虑的比较少，因为前一阵子大家把数据中心都建设在比较寒冷的地方，像中国电信在内蒙古建了一个数据中心，然后金融机构都在那建了很多的数据中心，而且规模是很大的，为什么呢?他们提出在这些地方建数据中心温度比较低，可以采用资源风冷却的方式降低空调的效率。第二就是那的电费比较便宜，可以节省能源的消耗支出，他们是否考虑了其他问题呢?我想不一定，一个数据中心的建立，和这个城市的整体规划，涉及交通、消防、投资都是有关的，如果建在西北地区，不知道地表下面有没有其他的矿产资源，是不是会影响到将来数据中心的长期使用?另外还要考虑到水灾的问题，北方是缺水的地方不一定产生水涝，但是南方可能会产生这样的问题。

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　　另外还有一个比较重要的问题，就是人力资源，现在很多大银行、运营商在这些西北地区建数据中心找不到人才。很多人不愿意到那工作环境太恶劣的地方工作，另外生活环境不如在中心城市好，产生很多人力资源方面的问题。所以我们说数据中心的选址不仅仅要从你的能耗上考虑，还要从其他各方面去考虑，所有综合的因素都要做一些比较。

　　第二是目前数据中心建设中缺失的部分，因为数据中心实际上是为人们服务的。那么，人们对数据中新信息量的需求有多大呢?首先要考虑数据中心服务的用户和对象，数据中心是自用的还是托管，是给相关的政府信息服务，还是给淘宝这些电子商务服务?首先要把用户的服务对象、性质弄清楚。第三是在考虑服务对象的时候，还要考虑到业务的需求，就是给这些用户提供哪些信息服务，是数据的还是图象的，是哪方面的服务。另外这些服务会给你运营企业带来怎样的经济效益，这是首先要了解用户的性质。

　　另外，还要考虑到用户对信息带宽的需求，因为对家庭来说现在已经光纤到户，每户享受的带宽是20-40兆，将来达到100兆。数据中心的信息没有人用，没有人下载那么它是死的，信息放在数据中心也没有意义，所以我们要测算一下用户对带宽的需求。我们有哪些用户他对这个信息量的需求是多大，要跟国家的政策对应。

　　当然用户对带宽需求以后，还要了解用户需要得到哪些服务，业务的方面，包含基本的业务和增值的业务，对提供的业务做出一些预测和分析，然后再算出来数据中心用户接入的这部分总的带宽是多少，总的带宽多少就相当于在组网的时候考虑和外部网络之间的信息互通情况，然后根据这些基础的数据来确定网络的构架。数据中心现在基本上由三大块组成：存储、路由、服务器。所以要根据业务的需求，来组成我们合理的网络。网络的构架直接关系到设备的配置和选择。现在大家可能在考虑设备的功耗的时候都会放大余量，会加10%或者20%的余量，我认为不需要加，而且会减。因为网络设备随着时间的推移，芯片的能耗越来越低，不会越来越高。所以把供电的负荷按照将来设备的增加考虑很大的富余量的话，这部分的资源又是浪费的。当然还要考虑整个系统的供电方式，目前两种方式，一种是交流供电，一种直流供电，要对直流供电和交流供电的方案优化的对比决定供电采用的方式。

　　下面是几个具体的和数据中心机房节能相关的内容，第一个是机房的平面布置，平面的布置首先要对功能区有一个划分，功能区的合理划分和布局，直接关系到能耗的问题，把发热量大的设备做一些平均、分散的布放，这样有助于散热。另外目前经常提到采取模块化的数据中心设计，采用高密度的设计，这种模块化设计和高密度设计，就是把本身一个机柜的安装设施提高到最大化，以每一个机柜为一个独立的小的节能单元，从每个机柜考虑节能。在考虑机柜的摆放方式要符合气流组织、考虑冷通道的设置。机柜的摆放方式线缆的铺设方面是有关的，就是电线、数据线、相关其他的弱电线铺设在什么位置，气流组织也会有一定的影响。第二个方面，对机柜的选用，目前很多做机柜的厂家介绍智能化的机柜。所谓智能化的机柜，就是尽量把机柜作为一个密闭的整体，把没有安装设备的空间密封起来，这样的好处是可以使得空调产生更大的效益，就是说它的冷源可以带走机柜更多的热量。

　　另外采用这种密闭的机柜以后，可以减少大概40%左右的无效冷源浪费，可以提高每一个机柜内的空调效应。我们知道其中有一个指标是进风的温度和出风的温度的差值，这个差值越小，就是大概每减少一度空调效率能够增加10%左右，就是说要把进风的温度通过机柜以后，放出的热量差值最小，说明这个设计是最优化。也就是说要提高空调设备送风的效果，这个是从机柜上面考虑。当然现在智能化的机柜会加很多传感器，对机柜的耗电量、温湿度可以随时的采集、控制。

　　第三方面是对柴油机的节能方面主要考虑指标，就是柴油机加载以后的启动时间，就是说希望柴油机在十秒钟以内可以启动，而且在十秒钟以内加载以后可以把所有的负载加上去。柴油机加载的时间越短，UPS的功率越低，因为UPS是维持启动时间需要的供电，如果柴油机加载的时间越短，那么规模可以做的很小，按照国家关于柴油机的等级标准， GB2020标准分成四级，其中对平均的负载功能，对数据中心的建设希望达到COP/PRP的等级。对UPS的选择希望选择影响最小的设备，而且UPS不需要电池组，尽量降低UPS产生的功耗。提高柴油机的效率，可以减少机房的空间，另外要对这些电源的节能，因为这是一体化的，对柴油机这些系统都需要一体化的设计。对空调来说尽量考虑提高工作环境的温度，我刚才说每提高数据中心工作环境温度一度，会使机房空调的效率提高3%-10%，这也是很大的一个方面。

　　另外，可以采用自然风的冷却方式，目前大家都在朝这个方向发展，采用自然冷风的方式以后，PUE值可达到1.2以下，而且我们目前的调查来说，全年不高于18%的城市可以达到23%-77%可以做到的，所以自然风是目前采用的一种新的理念。

　　上面讲的是机电设备，对网络设备来说，大家可能会看到一些消息，很多用户会制订网络设备，制订这些芯片使用，而且对过期的这些网络设备再利用。把网络设备不断的升级，另外把选用的这些网络设备尽量考虑它的模块化结构，然后来同步更新存储网络的基础设施，这样不断的更新网络设备，对能耗的下降起到积极的作用。

　　对布线来说，也是作为数据中心的一个基础设施，同样有节能的考虑，比如采用上走线的方式和路由，而且适应通道的布局，也可以考虑敞开的布线方式，还要考虑网络架构和外部网络之间的互通情况。另外，可以采用一些高端产品，满足40G、100G网络的应用，这里面大家当然在选择布线的时候还要考虑两个问题，就是网线和铜缆布线系统如何选用的问题，另外还有屏蔽布线和非屏蔽布线的问题，我认为跟网络的应用是密切相关的，我就简单的说这么几点供大家参考，谢谢大家!