基于绿色数据中心节能建设分析

摘要：绿色数据中心是指运用虚拟化、云计算、节能等新技术，实现最大化的能源效率和最小化的环境影响，满足数据中心安全标准，并具有自我管

理能力的智能数据中心。绿色数据中心应具备可视、可控、可管理的特征，能实现数据中心故障的快速恢复和数据动态迁移。同时，智能化技术的应用减

少了人工干预，避免了人为误操作，提高了系统的安全性和可靠性。本文针对绿色数据中心节能建设进行了探析。

关键词：绿色；数据中心；节能建设

1 绿色数据中心节能指标分析

目前，衡量数据中心是否绿色的主要量化指标是采用绿色网格组织

(GreenGrid)制定的能效比指标，又称为PUE(PowerUsageEfficiency)。

PUE=[TotalFacilityοfPower(设备总能耗)ITEquipmentPower(IT 设备总

能耗)×100%]=1+[空调能耗IT 设备能耗]+[通风能耗IT 设备能耗]+[配电能

耗IT 设备能耗]+[UPS 能耗IT 设备能耗]+[照明能耗IT 设备能耗]+……

PUE 反映了数据中心总能耗和计算、存储、网络等IT 设备能耗的比值。

PUE 值大于1，其数值越小，说明能源利用率越高。目前，国外先进的数

据中心的PUE 值能达到1.5～1.8，而我国的数据中心的PUE 值为2～3，

说明仅有33%～50%的电能用在了IT 设备运行上，50%～66%的电能消耗

在空调、配电等设备上。

2 建设绿色数据中心应遵循的原则

2.1 突出绿色环保，科学拟制方案：绿色数据中心建设要结合数据存储

使用需求，根据信息采集、传输、处理和分发的具体使用需求，以及IT 设

备的具体特点，围绕绿色环保对数据中心的供电方式、UPS 电源容量、制

冷方式、照明、风路、水路、电路、管网、主要IT 设备的选型等方面进行

综合考虑，进行统一规划设计，并逐项细化，寻求最高效益。

2.2 突出节能高效，合理配置资源：首先要突出保障重点。根据实际和

存放数据的重要程度，可将数据中心划分为高密区、中密区和低密区，重

点对高密区的电源、通风、制冷设备采取多种技术措施，制订多种配置应

用方案。其次要便于系统扩容。根据信息化建设的发展特点，基础设施需

求会呈现非线性爆炸性增长趋势，所以在数据中心的规划建设中，要充分

考虑选址合理、系统容量易于扩展。

2.3 突出稳定可靠，提高重组能力：不能稳定可靠运行的数据中心是无

用的数据中心，因此设计数据中心一定要在提高其重组再生能力方面下功

夫。硬件设施方面，在电源引接上，要有两个以上不同方向的路由线路；

在UPS 配置上，要采取多组互联方式，保证每个PDU 单元、每个机柜的

接电排、每个设备的电源输入端子上，都有两路以上独立UPS 电源引接；

在风机、制冷及配线上要进行N+1 备份，对重要的保障区域要实现1+1 备

份。软件配置方面，运用云计算及虚拟化技术，将故障的网络、计算、存

储等设备的应用随时自动平滑迁移到其他网络、计算、存储设备上，保证

业务的不间断运行，提高系统重组能力。

2.4 突出安全智能，提高管控水平：在外围监控上，要设立安全隔离区，

建立由电子围栏、红外探测、夜视监控、自动报警、门禁系统等组织的综

合外围监控系统，以提高安保等级。在区域设置上，区分维护区、设备区、

控制区，将数据中心规划为不同的安全防护等级，采取多种身份认证措施

和不同的防护手段，对核心控制区要设置以生物特征识别为基础的身份认

证系统，严格人员进出管理；对核心设备区要设置气体消防，保证设备安

全。在防电磁泄露上，对电源线、信号线等要采用屏蔽电缆，避雷装置和

电缆屏蔽层应接地，对核心设备区要加装电磁屏蔽设施，保证设备安全可

靠；在智能管理上，对数据中心的周边安全、内部温(湿)度等环境参数，对

风、机、电、水相关配套系统运行指标，对计算、存储、网络设备负载运

行状态，要能做到实时感知、直观呈现、智能处理，提高运维管理效率。

3 建设绿色数据中心应关注的问题

3.1 减少IT 设备能耗：根据能耗结构和能耗路径图，IT 设备每减少能

耗1W，数据中心将整体减少能耗2.84W。在保证效率的前提下，降低IT

设备的能耗是一个最有效的方法。从实现技术上看，主要有两种方法：一

是采用高效低耗的核心部件。受加工工艺和技术水平的影响，不同供应商

提供的CPU 等核心处理器在能耗上存在20%～40%的差异，要尽量采用节

能产品。二是采用工作效率较高的新型服务器，如用刀片式服务器取代机

架式或塔式服务器，设备可节能20%～30%。

3.2 采用虚拟化技术：采用虚拟化技术对现有服务器、存储设备进行整

合，在不增加硬件投入成本的情况下，将所有的服务器、存储设备虚拟成

一个公用的资源池，统一灵活调配，提供服务，在提高性能的同时减少物

理服务器、存储设备的数量，减少电力、制冷和场地成本。在服务器方面，

传统服务器平均CPU 利用率一般为7%～15%，经虚拟化整合后，CPU 利

用率能提高到60%～70%，还能实现虚拟服务自动迁移、数据存储整体读

写速率、系统鲁棒性和高可用性的提高。

4.3 提高制冷效率：机房空调对数据中心的安全稳定运行起保障作用，

空调耗电量在数据中心的总耗能中约占50％，已经超过了IT 设备本身的耗

电成本。提高制冷效率，主要从两个方面入手：①使用精密空调替代普通

空调。同功率的普通空调和精密空调产生同样的制冷量，前者耗电量是后

者的两倍。②规划好机房内冷热气流通道，避免交叉。传统的机房空调直

接对机柜吹风或采用下送风方式，送(回)风路径不合理，应采用冷热气流通

道隔离技术，科学设计机房各要素布局，缩短冷气流的运行距离，实现精

确定点的冷能量投送，以减小能量消耗，提高空调制冷效率。

3.4 减少供电模式转换：交流直流转换过程中的热损耗是数据中心隐性

耗电的“大户”，能耗高达20%～30%。在传统供电方式下，为UPS 充电，

要将外部交流电源转换为直流为电池充电；使用UPS 电源时，要将UPS

电池直流转换为交流，为IT 设备电源模块供电；IT 设备工作时，由于CPU

等耗电设备是直流供电，IT 设备电源模块要将外部交流转换为直流。在条

件允许的情况下，尽量使用直流供电的服务器，通过直流电源供电方式，

减少交流和直流电源逆变的次数，以提高电能应用效率。

3.5 加强运维管理：通过精确智能的运维管理工具，实时监控和分析各

种IT 设备负载情况，及时发现、处理、维修、停用异常的IT 设备，根据

智能分析结果，在保证服务可用的前提下，强制或自动将空闲的IT 设备处

于关闭或待机状态，并适当提高特定制冷通道的环境温度，能节约能源。

参考文献

[1]蔡沛霖,夏传鲲.浅谈电力企业绿色数据中心建设[J].才智,2011.

[2]黄群骥.创建绿色数据中心[J].机房技术与管理，2014.

工程建设

2016.16 305