炎炎夏日，相信今年全國大部分地區(qū)的人都經(jīng)受了一次高溫的煎熬。與我們同樣，機(jī)房也是個非常怕熱的地方，避免數(shù)據(jù)中心“中暑”自然不能怠慢。而當(dāng)我們走進(jìn)即使夏季也必須身著厚衣才能進(jìn)入、空調(diào)冷氣森森的數(shù)據(jù)中心的時候，多數(shù)IT主管們卻不得不面對另外一個嚴(yán)峻的問題：電力能耗之殤。

制冷與能耗：4.5美分如何擊敗6億美元

3年前，世界上首屈一指的網(wǎng)絡(luò)公司Google決定在美國北卡羅來納州花費(fèi)6億美元建立一個新的數(shù)據(jù)中心。當(dāng)時這個選擇是很令人驚訝的：因為Google的總部位于美國西海岸的加利福尼亞，而北卡羅來納則是在美國東海岸。而當(dāng)被問及這樣做的原因時，Google的答案卻相當(dāng)之簡潔：“哦，那是因為那里的電費(fèi)太便宜了。”——北卡羅來納的電費(fèi)當(dāng)時為每千瓦小時4.5美分左右，而其他州則需要6-11美分。

市值超過2000億美元的Google，6億美元的造價，就這樣，輕松敗在了4.5美分的電費(fèi)之下。這不是天方夜譚，而是一個真實的案例。但我們相信，大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心規(guī)劃者們都會苦笑著認(rèn)可Google的選擇：因為，他們太過于了解一個數(shù)據(jù)中心電費(fèi)能耗預(yù)算的力量了。

這樣的情況不僅發(fā)生在國外。中國航信數(shù)據(jù)中心在1999年投入使用，其中的大型機(jī)系統(tǒng)和服務(wù)器等，支撐著國內(nèi)所有航空公司的核心訂票業(yè)務(wù)、機(jī)場業(yè)務(wù)等，因此，不能有片刻的宕機(jī)，隨著電力消耗的增加，它曾經(jīng)一度不得不通過政府有關(guān)部門來協(xié)調(diào)電力供應(yīng)。

而中國聯(lián)通的數(shù)據(jù)中心，每年的電費(fèi)已經(jīng)超過100億元。

隨著新一代數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，供電能耗問題，已經(jīng)成為了所有的數(shù)據(jù)中心無法回避的問題。

事實上，比起前幾年來，企業(yè)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中已經(jīng)更加注意能耗問題，但是，數(shù)據(jù)中心仍然和高額的電力和散熱成本相伴難分。主要原因在于，隨著新一代數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲等設(shè)備進(jìn)一步集中，這就對數(shù)據(jù)中心的環(huán)境管理提出了新的要求。就拿刀片服務(wù)器來說，它的設(shè)計特點(diǎn)是在狹小的空間內(nèi)安裝大量的服務(wù)器，每平米的功耗大量增加，企業(yè)對IT系統(tǒng)的要求愈加提高，電力供應(yīng)系統(tǒng)密度加大，生產(chǎn)的熱量更加集中和龐大，問題也就變得愈發(fā)嚴(yán)重。

美國采暖、制冷和空調(diào)工程師協(xié)會（ASHRAE，American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers）曾統(tǒng)計，2006年，一個典型的數(shù)據(jù)中心，密集的服務(wù)器與存儲設(shè)備在每平方英寸的設(shè)備空間里平均電力消耗達(dá)到5000W，而在2002年相同密度的數(shù)據(jù)中心的每平方英寸的設(shè)備空間的平均電力消耗僅為2000W。美國環(huán)境保護(hù)局在2007年的研究報告表明，2006年，全美數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器就消耗了大約610億KWh的電能，企業(yè)IT數(shù)據(jù)中心的這些能耗，已經(jīng)占全美總耗電量的1.5%。

IDC的統(tǒng)計數(shù)據(jù)也顯示，在過去的10年里，服務(wù)器供電密度平均增長了10倍。

這些都是可怕的數(shù)字。但是，這還不是事情的全部。

數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能建設(shè)：箭在弦上的考驗

傳統(tǒng)的制冷方式走進(jìn)了另外一個瓶頸，那就是，一個能耗的惡性循環(huán)正在提醒我們綠色節(jié)能的重要性。

據(jù)統(tǒng)計，維護(hù)一個數(shù)據(jù)中心的能耗中，真實用于IT設(shè)備的電力，大約只有1/3左右。維護(hù)費(fèi)用中大約有40%被能耗所占據(jù)，在其中，冷卻又占了能耗的50%-70%。能耗的增加帶來了熱量，熱量的增長也擴(kuò)大了能耗。而另外，更大的熱量密度會增加這些影響。

作為如今業(yè)界的熱點(diǎn)，建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心，除了資源整合等之外，實現(xiàn)綠色節(jié)能也是時代對企業(yè)提出的新的要求。不僅是保護(hù)環(huán)境的需要，同時，高額的維護(hù)和能耗費(fèi)用也讓這成為企業(yè)不得不考慮的問題。

“現(xiàn)代的數(shù)據(jù)中心，從四大方面，都提出了制冷和綠色的最新要求。” 西門子IT解決方案和服務(wù)集團(tuán)數(shù)據(jù)中心解決方案部經(jīng)理程應(yīng)軍總結(jié)道。

首先，新一代數(shù)據(jù)中心從規(guī)劃、建造到管理，其中的復(fù)雜程度已經(jīng)大大提高。傳統(tǒng)的空調(diào)制冷是對整個空間進(jìn)行平均制冷，但現(xiàn)代機(jī)房，隨著機(jī)架式服務(wù)器和刀片服務(wù)器的普及，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器密度不均衡，產(chǎn)生的熱量也不均衡，溫度梯度變化大，通風(fēng)降溫處理需要更加復(fù)雜的方式。傳統(tǒng)制冷方式容易造成局部過熱等現(xiàn)象，甚至引起宕機(jī)。

其次，就是巨大的能耗不僅為能源環(huán)境造成了壓力，同時也為企業(yè)帶來高額的費(fèi)用。

第三，就是合規(guī)以及安全的要求。建設(shè)新的數(shù)據(jù)中心，必須能夠滿足整個行業(yè)的規(guī)范和要求。國家頒布的《國內(nèi)電子計算機(jī)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》、《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》以及審批中的《電子工程節(jié)能設(shè)計規(guī)范》等，都對數(shù)據(jù)中心的能耗、用電、環(huán)境提出了具體的要求。

第四，業(yè)務(wù)持續(xù)性和災(zāi)難恢復(fù)能力也為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心建設(shè)提出了新的要求。目前的企業(yè)數(shù)據(jù)中心，承載著非常多的重要設(shè)備其中包括企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)等等，都維系在數(shù)據(jù)中心的安全運(yùn)行上。一旦出現(xiàn)宕機(jī)等，將對企業(yè)的生產(chǎn)和正常運(yùn)營造成極大的損失。

這就致使今天的數(shù)據(jù)中心規(guī)劃者，必須做出新的決策：如何在保證IT設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，來降低制冷系統(tǒng)的能耗。而這，也將成為企業(yè)數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能建設(shè)的突破口。

解決：敲響綠色警鐘

作為世界工業(yè)的領(lǐng)先者，西門子在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)上也不落人后，而它在制冷與綠色節(jié)能方面的措施，足以成為業(yè)內(nèi)的范例。

西門子北京綠色數(shù)據(jù)中心于2008年投入運(yùn)營，一期占地面積超過 490平米，擁有100個機(jī)柜和630臺服務(wù)器，能夠提供所有IT和語音服務(wù)。而在此之前，由于西門子中國業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，西門子北京數(shù)據(jù)中心也曾面臨了巨大的挑戰(zhàn)，龐大的IT系統(tǒng)和能耗，也曾成為原有數(shù)據(jù)中心的困擾。然而，西門子新數(shù)據(jù)中心，通過對冷卻系統(tǒng)的綠色改革，成功解決了以上的問題。

首先，利用冷熱通道設(shè)計，優(yōu)化機(jī)房冷卻效果。優(yōu)化IT機(jī)房冷卻效果的常用方式是將 IT設(shè)備背靠背排列。來自冷通道的冷風(fēng)從 IT設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，并排向熱通道，以最大限度減少再循環(huán)。IT設(shè)備從前部吸入冷風(fēng)，從后部排出熱風(fēng)。服務(wù)器合理布置在機(jī)柜里，機(jī)柜前部和服務(wù)器前部保持方向一致，以確保機(jī)柜冷卻通道的暢通。然而，如果多排機(jī)柜以同一方向布置，就會出現(xiàn)效率問題。第一排機(jī)柜排出的熱風(fēng)被第二排機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)口吸入。對于一排排機(jī)柜而言，隨著熱風(fēng)從一排服務(wù)器流向另一排服務(wù)器，空氣溫度會越來越高。為了解決這個問題，各排機(jī)柜的布置方向應(yīng)為服務(wù)器前部相向布置。此外，各排機(jī)柜的后部也應(yīng)相向布置。這種排列方式就形成了“冷熱通道”布局。這種布局如果合理組織，可大大降低能量損耗，并可延長服務(wù)器壽命。

其次，在閉合式機(jī)柜冷卻中，利用空白面板填補(bǔ)機(jī)柜安裝設(shè)備之間的空隙，改善冷卻效率。西門子采用了不同的控制和分隔技術(shù)來最大限度減少冷熱風(fēng)的交匯，比如在某些非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中利用空白面板和基板對設(shè)備頂端、底部和側(cè)面進(jìn)行封閉。這樣可使氣流更可控制，并由此取得更好的冷卻效果，從而實現(xiàn)更高的功率密度。

西門子還利用某些機(jī)柜的封閉式前門形成人工通風(fēng)管道，利用機(jī)柜內(nèi)部閉合氣流改善機(jī)柜的冷卻效率。

再次，采用節(jié)能解決方案，以及自然冷卻方式，降低能耗。講到散熱，其實大自然本身就是一個不耗電、零成本的散熱系統(tǒng)，冷熱空氣互相對流，直至溫度達(dá)到平衡狀態(tài)。換句話說，只要把戶外空氣引入數(shù)據(jù)中心，空氣溫度自然得到調(diào)節(jié)。

西門子的新風(fēng)冷卻系統(tǒng)有兩種工作模式：在冬季，把室外冷空氣抽進(jìn)機(jī)房，過濾后用于設(shè)備降溫；在夏季，進(jìn)行能量交換，縮短空調(diào)工作時間，同時降低空調(diào)工作負(fù)荷。

第四，架空布線和1米高架空地板下無障礙風(fēng)冷通道；統(tǒng)一整個數(shù)據(jù)中心的氣壓。在許多老式數(shù)據(jù)中心，地板下空間通常被設(shè)計為通風(fēng)管道，然而，大量線纜同時也穿行其中。這影響了冷風(fēng)在地板下的流動和進(jìn)入服務(wù)器進(jìn)風(fēng)口。制冷系統(tǒng)為了達(dá)到相同的制冷效果，必須消耗更多能量。而西門子的綠色解決方案采用架空走線方式，消除了纜線障礙。

第五，建立了獨(dú)立的熱分區(qū)。西門子數(shù)據(jù)中心獨(dú)立的熱分區(qū)采用獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，來滿足不同功能區(qū)和主數(shù)據(jù)中心的不同冷卻需求。

第六，綠色環(huán)保材料以及地板和隔斷保溫層，有效減少了冷氣浪費(fèi)。同時，西門子數(shù)據(jù)中心內(nèi)使用的綠色環(huán)保材料也可確保最大限度降低對環(huán)境的負(fù)面影響，體現(xiàn)了一個大型跨國企業(yè)的企業(yè)社會責(zé)任。

“我們真實體驗到了綠色數(shù)據(jù)中心的益處。” 西門子IT解決方案和服務(wù)集團(tuán)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營部經(jīng)理張志國說。“我們的IT能耗確實降到了非常低的水平，過去兩年中，我們的業(yè)務(wù)仍在增長，但是電力增長卻能依舊保持持平和小幅增長，能耗費(fèi)用大大減少了。”

另外，張志國也提到，西門子數(shù)據(jù)中心的PUE值得到了大大降低。“中國的平均數(shù)據(jù)中心PUE值在2.5左右。而目前，西門子中國數(shù)據(jù)中心的PUE值為1.72，大大低于國內(nèi)平均水平，而且，預(yù)計在最近兩年內(nèi)會降低到1.4。如果我們整個數(shù)據(jù)中心的利用率提高到80%的話，我們一定可以實現(xiàn)這個目標(biāo)！”

雖然目前中國的眾多數(shù)據(jù)中心中仍然存在老舊技術(shù)的遺留問題，但是，也正因為如此，我們的數(shù)據(jù)中心更加易于改造。在數(shù)據(jù)中心能耗和綠色問題在全球、在中國敲響警鐘的同時，國內(nèi)的CIO們，也應(yīng)該為自己的機(jī)房，做出更成熟的考慮。如今，西門子中國公司，也正在將自己建設(shè)新型數(shù)據(jù)中心的技術(shù)對外服務(wù)，相信，這也將會為國內(nèi)企業(yè)的CIO們，提供一個更好的升級機(jī)會與體驗。