一、問題的提出

　　中國現有數據中心達55萬個，大部分耗電嚴重，急需改造。

　　中國云產業發展國家規劃指出，三年后“云計算”年產值規模將達到2000億元，其中IaaS市場規模占150億元。云基礎設施大規模建設主要劃分為：大型SaaS系統支撐；民營公有云數據機房；高校計算與數據中心；政府機關政務云建設；物聯網應用的數據存儲（感知與監控）。

　　數據中心機房多年來一直處于使用機房專用精密空調做為主要制冷設備。隨著計算機設備的更新換代，IT設備的功率密度越來越高，機房面積越來越大，機房的數量越來越多，世界能源越來越緊張。在全球能源問題日趨突出的情況下，雖然機房空調制冷能效比有所提高，但所耗費的電能仍然太高，一直困擾著機房運營商和用戶。

　　二、解決問題的途徑

　　如何運用新的技術降低機房制冷所消耗的電能，建設綠色環保機房，已成為機房行業建設者們關注的核心問題。

　　國內傳統數據中心PUE多半在2.0以上，一半以上的電能被空調占用。

　　擁有一千臺服務器的數據中心，年總耗電超出1000萬度，而空調就占用500萬度。00002

　　按目前機房各參數較低標準估算：

　　服務器耗電(取低值，600w～1500w/臺)、工業用電≈1元/度

　　服務器年耗電量（度）=服務器數×600W×24小時×365天÷1000

　　經過機房模塊化建設機房，一至兩年節省電費可新建一個機房。

　　工業和信息化部以文件的形式“十二五”重點任務統籌部署綠色數據中心建設。

　　落實《工業和信息化部發展改革委國土資源部電監會能源局關于數據中心建設布局的指導意見》（工信部聯通〔2013〕13號），促進數據中心選址統籌考慮資源和環境因素，積極穩妥引入虛擬化、海量數據存儲等云計算新技術，推進資源集約利用，提升節能減排水平；

　　出臺適應新一代綠色數據中心要求的相關標準，優化機房的冷熱氣流布局，采用精確送風、熱源快速冷卻等措施，從機房建設、主設備選型等方面降低運營成本，確保新建大型數據中心的PUE值達到1.5以下，力爭使改造后數據中心的PUE值下降到2以下。

　　確保新建數據中心的PUE值在1.2～1.4之間，改造數據中心的PUE值在1.9以下（一般會在原數據中心PUE值基礎上遞減30%）。

　　三、具體解決辦法

　　數據中心風冷卻的常態節能措施主要采取降低機房散熱所消耗的電能，提高數據中心機房的電源使用效率，從而降低IDC的PUE值。

　　目前主要有7種常態節能措施：

　　（1）在數據中心機房中建設冷通道，并配置下送風機房專用風冷式精密空調。

　　（2）在數據中心機房中建設熱通道，并配置下送風機房專用風冷式精密空調。

　　（3）在數據中心機房中建設專用風冷式精密空調冷風和熱風管道，對機柜進行全密封強制散熱。

　　（4）在數據中心機房中使用下送風機房專用風冷式精密空調和智能送風機柜，將機房冷風凈壓倉的冷風直接送入機柜。

　　（5）在數據中心機房采用大型水冷式機房精密空調。

　　（6）在數據中心機房建設專用大型水冷式機房精密空調和芯片冷卻管道，直接給IT設備芯片散熱。

　　（7）在數據中心機房采用機房風冷式精密空調+大型新風機1：1配置。

　　從以上任一種類IDC常態節能措施分析來看，都并非最佳方案。具體分析如下：

　　從冷源方面說，第1、2、3、4種均都是采用機房專用風冷式精密空調作為冷源，第5、6種采用水冷式精密空調，第7種采用風冷式精密空調或自然冷風和水模。

　　使用風冷式精密空調在節約電能上主要依靠空調的制冷能效比，能效比在3-4之間，節能方面有限；使用水冷式精密空調，能效比最大能達到6，一般在4以上；使用自然風的新風節系統時，最大能效比可達12。

　　機房設備制冷效果第1、2、5、7種都采用冷風源被動平均分布散熱，要求整個機房的發熱量布局要非常均衡，否則可能出現機房冷熱不均，單相機柜局部過熱的問題。

　　第3種采用主動大風量強制散熱，每個機柜熱出風管道都配有風機，散熱效果好，容易出現過度制冷，風機也需要消耗一定的電能。

　　第4種采用主要設備機柜進風口配置變速風機，動態給機柜提供冷風，較好解決局部單個機柜過熱和機柜內熱負荷突然增大的問題，將機房內溫度提高到空調的回風溫度，但機柜的深度比普通機柜深度要大100㎡，風機需要消耗電能。

　　第6種采用精準散熱，主芯片散熱效果好，但電源、硬盤等部件需精準散熱不容易實施，需要服務器產商支持。

　　機房設備散熱建設難易成度第1、2、4、7種比較接近，比傳統下送風空調系統略微復雜一點，容易實施，成本相差也不大。

　　第3種，需要對機柜前后門進行密封，實施困難，風管建設比較多，對機房的整體布局有影響，需要非常細致的規劃和設計，成本相對要高一些。

　　第5種，水冷空調的建設門檻較高，比較適用于大型的機房，空調設備比風冷式精密空調要復雜，成本相對要高一些，運行也需要專業維護人員。

　　第6種，空調部份和第5種一樣，但是分支制冷管道方面，會相對復雜很多，要非常了解服務器產商等設備的結構，甚至于需要它們的支持，成本方面相對會高出一部份。

　　四、結束語

　　成功設計并建造了低能耗、耐高溫、高密集度服務器集群，高承重機架，數據中心外氣導入系統和內部氣體環流控溫系統；實現了以自然冷源替代傳統空調設備維持數據機房溫濕度，在保證數據中心連續、可靠運行的同時，數據中心的能耗自然就會顯著降低。

　　關鍵是采用上述技術，在IT設備利用率大幅提高和采用新溫控技術的情況下，如何能夠使數據中心耗能較傳統數據機房整體節省60%左右，使節能減排效果一步到位，這些仍然需要我們不斷采用國際前沿技術和設計理念，而最終通過規范數據中心內部氣流組織，提高冷量利用率；通過模塊化建造方式，實現數據中心規模彈性擴展，減小數據中心初始投資；通過即插即用的機房模塊產品，縮短建設周期，提高工程質量；并且最終解決數據中心的運行電力消耗大、數據中心建設周期長、工程質量難以保證等制約國內“云計算”與“大數據”產業發展的重要問題。