数据中心节能 效益与责任的双重考量绿色数据中心
什么是数据中心最大的成本支出?数据中心机房的基础设施建设?服务器、存储和网络等硬件设备的采购支出?数据中心各种软件的认证支出?还是雇佣管理人员的人力成本支出?
如果你是一名数据中心管理者，最终你会发现以上都不是正确答案，数据中心最大的成本支出其实是摆在你面前的惊人电费。其实，IT部门大可以通过采用绿色节能设备和技术的应用在数据中心能耗上获得收益，但不少企业在推进绿色节能策略方面做的却并不够好。
2009年8月24日在上海市召开了《电子工程节能设计规范》(送审稿)审查会，会上主编单位中国电子工程设计院陈霖新教授级高级工程师代表编制组作了工作汇报。
本期戈友会栏目非常荣幸地邀请到了陈霖新老师。访谈过程中陈老师介绍了《电子工程节能设计规范》(以下简称《规范》)的主要内容、数据中心适用的范围及很多新的节能观念、技术。
初探《电子工程节能设计规范》
蔡红戈(简称蔡)：《规范》目前在审批当中，您作为国内节能方面的知名专家，能不能为网友们介绍一下它的编写背景和主要目的?
陈霖新(简称陈)：《规范》根据国家的节能减排的方针政策，具体对电子工程中的节能减排制定的一些技术措施。我们想通过《规范》的制定和实施推动各种类电子工程节能减排工作的进行。初衷是希望通过《规范》的推行，实现各种电子工程从设计、施工直到运行，全程采取有效的节能减排技术措施，使电子工程或者电子工厂投入运行后在能源消耗方面能够有一个比较大的一个幅度的降低。原来我们想是有一个数量级的指标，比如说降低到10%到20%。
蔡：是的，据我了解《规范》征求意见稿的总则部分明确的目标是将电子工程的综合能效耗降低15%。
陈：是这样的，当时制定这个规范就是要作为节能减排的具体的技术措施规定来实施的。《规范》按照国家建设部的规定，应是一种强制标准，在电子工程设计当中必须要涉及的标准。通过《规定》强制执行的节能措施，实现综合能效的提升。电子工程类型很多，一般大家所说的八大类(包括：雷达、导航与测控系统工程;计算机及应用和信息网络工程;通信和综合信息网络工程;监控系统工程;电子自动化工程;电子声像工程;电磁兼容工程;电子机房和电子设备安装工程 )，经过我们的调研，实际上更加复杂。因此，量化指标暂时在本次规范不做规定，但我们希望能够达到这个指标。
数据中心节能细则解读
蔡：像您所说，电子工程包括八大类型，刚才您又提到了电子工厂——电子产品的生产环境，其实电子工厂也分很多类，比如芯片和液晶屏，产品不同、特点也各有不同。《规范》可能涉及到几十种不同特点的环境，其操作性可能相对就比较难定义，我想了解一下《规范》目前有没有适用于数据中心这一范畴?
陈：是这样，刚才所说电子工程包括八大类，有电子工程、有系统工程、有电子设备的制造工厂。这各种类型电子工程有一个共同的特点，归纳起来主要有几个方面。一是设备，无论电子工程、系统工程和电子工厂都有设备用能，包括电和其它一些能量方式。二是为了保证生产环境或使用环境，比如机房要保障服务器所需的环境条件，像是恒温恒湿、空气中的尘粒。电子工厂，比如芯片和液晶生产工厂对恒温恒湿等方面都有极严格的要求。三是照明，除了保证生产环境和使用环境以外还有其它各种各样动力消耗。
蔡：据您了解，信息系统机房的工程或数据中心工程的节能设计与其它的电子工程有哪些共性及特殊性?
陈：中国电子工程设计研究院参与了有关设计方案的评审、讨论。据我所知，数据中心与其它电子工程相比除了以上我说的共性以外，最大的特点就是对连续性的要求很强。一天24小时、一年365天都要用电，不能停，这就要求能源供应是不能间断的，无论是供电，还是保证生产环境、使用环境所需要的供热、供冷。所以这样这个数据中心设计也好，运行也好就带来了一些跟其它的不同的特点。当然对于产品电子制造也有这方面的要求，但不是所有产品，而在数据中心对连续性的要求更加突出。
蔡：陈老师参与了国内很多重大项目前期设计方案的评审，所以对数据中心设计也是非常了解。刚才您提到数据中心设计有一个特点，在很多重点行业中，尤其在大型数据中心的设计中，对设备连续运行的要求是很独特的，与电子生产环境相比是不一样的。在用户的认识里及厂商宣传和推广的解决方案中，针对数据中心节能提出了一些很好的建议，包括IT设备和软件管理等方面。还有数据中心辅助设施的用电，比如，空调的用水、用电，那么您觉得数据中心节能应该侧重哪些方面和手段?重点在哪里?
陈：数据中心的能源消耗分为三大部分，设备用能、辅助设施用能及其它用能。辅助设施也叫公用设施，是为了保证数据中心正常使用所需要的基础环境设备。数据中心的公用设施的用能与设备功能关系非常密切，比如在数据中心中IT设备大量散热，我们要保证恒温恒湿就必须把热量取走，也就是说要降温。热负荷、冷负荷是根据设备的发热量确定的，所以说这两者的关系是十分密切的。
数据中心节能的首要办法就是降低IT设备的发热量，第二就是降低公共设施的能量消耗，要选择好的耗效高的制冷设备，第三要选用节能的照明灯具。
蔡：陈老师的意思是数据中心节能最重要的是选择节能的IT设备，也就是散热量小、能效高的设备。另外，在数据中心公用设施这一范畴中，制冷设备是耗能大户，所以要选择本身耗能小的制冷设备。
陈：是的，这方面在《规范》中就有相关的描述。在《规范》中特别强调了制冷设备的能效系数(COP)。刚才提到，电子工厂大部分都要求恒温恒湿或者空气净化空调，因此在《规范》中这方面内容强调不多，但制冷设备的能效系数，我们做出了明确规定，作为强制性的条文需要执行。
按照国家相关标准规定，制冷设备能效标准共分为五级，数据中心制冷设备的能效不得低于二级。如果，在选择制冷设备时执行这一规范，就能够降低至少8、9%的数据中心能耗。
节能是企业效益与社会责任的双重考量
蔡：也就是说新的《规范》为数据中心的制冷设备提出了一个能效系数的要求，所以在选择数据中心节能设备时，参照《规范》要求应选择这效系数在二级的制冷设备，这样至少在制冷环节上就能节省8%能耗。
虽然，我国有节能方面的政策，世界能源危机也让我们的意识到应在生活中的每一个环境节约能源、降低消耗。但很多用户或厂商的一个观点，觉得节能与成本控制有相互矛盾的地方。节能设备或解决方案在初期投入的时提出可能降低部分能耗，但节能设备本身会比传统设备在价格上贵出很多。有些企业的数据中心的生命周期不是很长，在节能方面的投入可能会超过节省的能耗。有些用户和厂商的观念是既然要节能就不可能节约成本，在资金上要有更多的付出。您对这些观点是怎么看的?
陈：我认为这种看法至少是不全面，节能和节约应是相辅相成的。采取节能措施同样也要考虑经济效益，也就说设备的成本也要考虑，并不是说所有节能措施都会增加设备投资。比如刚才提到的制冷，选择能效系数高的设备，价格可能相应也会高一点，但从长期使用上来看，节约的电能也是很可观的，经济效益也比较好。
另外，节能设备降低了温室气体排放，带来的不仅是生态环境的改变，环境保护带来的效益并不是能够完全用经济来衡量的问题。第三，采购时应考虑设备的生命周期。
所以，我认为节能和成本的问题，可能在某些设备的采购上产生点冲突，但总体讲应该是相辅相成的，是辩证的关系。在采用节能设备或节能措施时，要进行技术经济比较，也就是工程设计一般都要考虑技术经济比较。技术经济比较就是要从经济效益、社会效益、环境效益三个方面统筹考虑，权衡在具体的项目里应采用什么样的节能设备或措施。总之，要处理好节能和成本的关系，一定要从经济效益、节能效益和环境效益三个方面考虑。
蔡：这个观点很值得我们借鉴，在数据中心的节能设计的问题上，节能设备和解决方案的选择应从经济效益、环境效益和能源效益三个方面统筹考虑，然后再做决定。
在节能政策方面与08年相比提出了更多的要求，在哥本哈根气候大会上中国政府承诺到2020年碳减排达到40%。您认为我国未来节能政策的发展趋势是什么样?会不会把电子工程行业的节能减排要求落实到数字上?
陈：我国的节能减排任务确实很艰巨。2020年碳排放要比2005年降低40%，实际到2009年已经降低了20%，但是这后面的20年十分艰巨，全国各地地方、各个行业已经采取了很多措施。尤其在十一五期间工业部门已经提出了具体的节能减排指标，比如说钢铁、有色冶金、发电行业，但电子行业现在还没有提出。据我分析十二五期间提出具体的指标可能比较困难，因为电子行业的构成比较复杂，另外电子行业总体的能源消耗量还是比较小的。所以剩下的20%减排贡献还是以钢铁、化工、水泥、火电这几个行业为主。
但并不是说电子行业就不需要减排，电子工程也要做出贡献，也要设法减排。在电子行业中也有一些耗能大的企业。数据中心就是一个耗能大户，还有IC(集成电路)和TMT(液晶屏)，可能会针对这几类企业采取相关措施。
2010年至2020年碳减排20%，还要依靠再生能源的利用，这也是我国的一个很重要发展方向。可再生能源的利用是减排的一个很具体的措施，要把可再生能源的利用比例加大，这方面将有具体的量化指标。风电、太阳能发电及生物发电的应用都有具体的规划。
数据中心热能的回收利用
蔡：十二五期间对电子工程行业可能不会提出具体的量化指标，但实际芯片制造和液晶屏制造及高热密度数据中心的耗能还是非常可观。
您刚才提出再生能源的利用有具体的指标，那么国内的数据中心没有有再生能源应用的案例?另外，数据中心中IT设备散发的热量能否回收利用?
陈：热能回收利用是有可能的。数据中心需要冷却，收回的热能，可以用于建筑物中数据中心以外空间的采暖，《规范》中有几项条款明确提到热回收的问题。
热回收尤其适用于长江以北的地区。数据中心水冷系统的冷却水温可以达到35至45度，可以用于空调及采暖，节能效果是很明显的。据我所知，在很多电子产品工厂已经在采用热能回收。
蔡：就是说，数据中心制冷系统回收的热能是可以回收再利用的，可用于空调制冷设备和其它区域的热水和供暖。最近我看到一条消息，在芬兰的很多大型数据中心回收的热能可供应普遍市民的常温热水。不久之后，我国也会出现数据中心热能的再利用的案例。
陈：想法挺好，现在欧洲，尤其一些北欧国家，他们在热能回收再利用上做了很多文章。如果数据中心旁边有一个办公楼，冬天就可以把数据中心热能回收用于办公楼的供暖，用于住宅区就更好了。
蔡：看来新建的大型数据中心在前期规划就可以考虑热能回收的问题了。
陈：如果条件充许，运行的数据中心也可以进行这方面的改造，据我所知，已经有专业的企业为IC工厂进行改造的案例，一般投资的回收期也就在一年左右。
蔡：就是说在用的数据中心或者是电子生产环境进行热回收改造所投入的费用应该是一年左右就能收回。
今天，陈老师和我们谈了《电子工程节能设计规范》，也介绍了适用于数据中心的相关细则，还谈了数据中心的热回收及数据中心节能设计要权衡的三个方面，下面还请陈老师跟我们说一说，电子工程行业尤其数据中心节能减排应从哪些方面做起?
陈：首先，新建数据中心在规划时一定要把节能作为主要内容来进行考虑，改进数据中心时候同样也要考虑。我记得院里(中国电子工程设计院)做一个数据中心扩建时候遇到很多难题，其中我就建议在设计方面采取一些节能的方案。
另一方面要加强管理，在数据中心运行过程当中也存在很多关于节能的管理问题。比如生产环境的自动化控制，采取自动控制与不采取自动控制相比能耗要相差5%到8%。再一个就是管理问题，这方面还有很多欠缺的地方，应按照国家节能减排的要求，真正制定措施，来管理好节能这个问题。
蔡：您给我们的建议是不论新建还是扩建改造的数据中心在规划设计时要要把节能作为重点的目标，同时在管理中也要重视节能问题。一是采用自动控制的手段，可达到节能5%左右。另外是管理流程和措施，提高管理效率也能达到节能降耗的目的。
感谢陈老师为我们介绍了《电子工程节能设计规范》的主要内容和数据中心适用的范围，同时为我们提供了很多新的观念和技术，帮助我们进一步思考数据中心的节能的技术手段和措施?同时也给我们一些基本的建议，新建、改建数据中心在设计规划时就要重视节能的细节，包括后期的采用的管理手段也同样要重视节能环节，那么今天我们的访谈就要这里，谢谢陈老师!也感谢我们的观众和网友朋友们的关注，在下期内容当中我们仍然将继续探讨有关节能方面的问题。
