绿色数据中心策划方案及整改措施

随着技术的不断发展，5G、大数据、云计算、物联网、人工智能等信息技术与应用正加速发展和布局，对数据中心的数据量需求还会不断增长,为此，在数据量不断增加同时，数据中心能耗也随着趋于上升。

以“绿色节能、安全可靠、管理高效”为建设目标，工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》提出，到2023年底，新建大型及以上数据中心PUE降到1.3以下。硬指标与时间表的设定，将进一步加快绿色数据中心的普及。

一、标准依据

◆ GB/T 7106 建筑门窗气密、水密、抗风压性能检测方法

◆ GB 17167 用能单位能源计量器具配备和管理通则

◆ GB/T 18883 室内空气质量标准

◆ GB/T 23331 能源管理体系 要求

◆ GB/T 24001 环境管理体系 要求及使用指南

◆ GB/T 32910.1-2017 数据中心 资源利用 （第一部分）

◆ GB/T 32910.2 -2017 数据中心 资源利用 （第二部分）

◆ GB/T 32910.3 -2017 数据中心 资源利用（第三部分）

◆ GB 40879 数据中心能效限定值及能效等级

◆ GB 50034 建筑照明设计标准

◆ GB 50174 数据中心设计规范

◆ GB 50325 民用建筑工程室内环境污染控制标准

◆ GB 55015 建筑节能与可再生能源利用通用规范

◆ YD/T 2442 互联网数据中心资源占用、能效及排放技术要求和评测方法

◆ DBJ41/T 075 河南省公共建筑节能设计标准

二、基本流程

节能诊断服务机构为数据中心实施节能诊断服务的程序一般包括前期准备、诊断实施和报告编制三个阶段。各阶段主要任务如下：

（一）、前期准备阶段：明确诊断任务、组建诊断团队、确定诊断依据、编制工作计划等；

1、明确诊断任务 

节能诊断服务机构根据服务合同要求或双方约定事项，结合企业实际需求，明确节能诊断的范围边界、深度要求及诊断期。

节能诊断的范围边界一般为数据中心的物理边界。对于与其他单位共用制冷设备或供配电设备等情况，应与企业协商明确范围边界。建议设置在适宜的《数据中心资源利用第3部分：电能能效要求和测量方法》（GB/T 32910.3）或《数据中心能效限定值及能效等级》（GB40879）所规定耗电量测量点。

节能诊断按深度要求完成通用基础诊断，也可以结合数据中心特点对指定设备、指定子系统、运维管理过程、工业余热余冷、数据中心余热资源等某一类型能源的使用过程等开展专项诊断。

节能诊断的诊断期原则上为上一自然年度，如2022年开展的节能诊断以2021全年为诊断期，原则上选取近三年的统计数据作为对照依据。也可以根据企业需要，双方商定起止年月和时间周期,且时间周期以不少于12个月为宜。

2、组建诊断团队 

节能诊断服务机构根据数据中心诊断任务情况，配备相关专家，组建诊断团队，填写《节能诊断团队成员表》。

节能诊断人员应熟悉国家和数据中心所在地节能法规政策，了解数据中心系统构成及用能特点。

诊断团队原则上应包括暖通、电气等专业人员，以及具备计量、统计等相关专业知识的人员，并根据诊断任务及数据中心实际情况，增加通信、信息设备、信息技术等领域专家。诊断团队应包括至少一名企业人员，可以是企业负责人、能源管理人员、财务人员、有关技术人员等。

诊断团队应设置组长一名，具体负责组织和推动诊断团队开展此次节能诊断工作。其应为具有3年以上节能诊断工作经历，熟练掌握节能诊断工作方法论的专家。

3、确定诊断依据 

数据中心诊断依据，主要包括国家及数据中心所在地方相关法律法规和产业政策、用能和节能相关标准规范、节能技术和装备（产品）推荐目录等。

4、编制工作计划

诊断团队根据诊断任务要求，结合数据中心实际经营、运行、维护、维修、改造等情况，编制节能诊断工作计划，明确诊断工作的主要内容、任务分工及进度要求。节能诊断工作计划在实施前应与企业沟通并确认。

（二）、诊断实施阶段：动员与对接、收集相关资料、现场调研、开展能源利用诊断、开展能源效率诊断、开展能源管理诊断等；

1、动员与对接 

节能诊断服务机构在节能诊断正式开展前组织召开项目启动会议，向企业宣贯节能诊断服务对发掘节能潜力、指导后续改造、实现降本增效的意义，传达保护企业商业秘密、保障数据和信息安全的自律要求。组织诊断团队和数据中心进行对接，向加入诊断团队的企业人员明确有关责任、部署工作任务。向数据中心及相关方介绍节能诊断工作计划，重点说明节能诊断的目标、边界、内容和方法以及节能诊断工作进度安排，并明确各自的作用、职责和工作要求。

2、收集相关资料 

根据诊断任务及工作计划，收集数据中心经营、运行、维护、维修、改造、能源利用等相关资料。在现场诊断时，亦可根据节能诊断工作需要向企业补充收集资料。

3、开展现场调查

（1）全面了解诊断对象并和企业共同完善诊断边界。

（2）整体巡视，了解数据中心能源利用总体情况。

（3）勘察用能设备的运行情况，核对重点设备铭牌信息。

（4）对数据中心能源计量及统计状况进行评估。

（5）调查节能组织机构和管理制度的落实情况。

（6）进行必要的测试和检测。

（7）调查其他有疑问的环节。

4、实施能源利用诊断

重点核定数据中心能源消费构成及具体消费量，确定主要耗能系统（设备），分析能源损失及余热余能回收利用情况，核算数据中心综合能耗，分析数据中心能量平衡关系。

5、实施能源效率诊断 

重点关注建筑与建筑热工系统、通风与空气调节系统、电气系统、运维管理系统等各数据中心基础设施子系统，分项进行分析诊断。也可根据数据中心实际情况以及数据中心实际需求，对信息设备等其他子系统开展能源效率分析诊断工作。

6、实施能源管理诊断 

重点核查企业能源管理组织构建和责任划分、能源管理制度建立及执行、能源计量器具配备与管理、能源统计分析、能源管理中心建设和信息化运行、节能宣传教育活动开展等情况。

（三）、报告编制阶段：汇总诊断结果、指出存在问题、提出节能潜力和节能改造建议等，最终形成《数据中心节能诊断报告》

1、汇总诊断结果 

以表格的形式汇总能源利用、能源效率及能源管理三部分诊断的信息及数据结果，主要包括《数据中心能源消费情况汇总表》、《数据中心电能比值（PUE）计算表》、《数据中心节能技术应用统计表》、《数据中心主要用能设备情况表》、《数据中心节能技术应用统计表》、《企业能源管理制度建设和执行情况统计表》、《数据中心能源计量器具配置和使用情况统计表》、《数据中心电能计量点设置情况表》、《数据中心测试情况记录表》。

2、分析节能潜力

基于节能诊断结果，采用标准比对法、先进对照法、问题切入法、能源因素法、专家经验法等方法，客观评价数据中心能源利用总体水平，全面分析能效提升和节能降耗潜力。

3、提出节能改造建议 

结合数据中心实际情况和企业具体需求，综合权衡，从运维优化、技术改造、装备升级、架构优化、管理提升、完善计量等方面提出节能改造建议，并对各项改造措施的预期节能效果和经济效益进行综合评估。

三、绿色数据中心评价等级划分

工业和信息化部、国家发展改革委、商务部、国管局、银保监会、国家能源局等六部门联合组织开展2022年度国家绿色数据中心推荐工作。这意味着数据中心需要以更新的技术和理念优化能耗和效率，承担起实现数字经济绿色发展的重要使命。

通知要求各地依据《绿色数据中心评价指标体系》，在生产制造、电信、互联网、公共机构、能源、金融、电子商务等数据中心重点应用领域，进行数据中心的推荐。在评价指标表中，电能利用效率(PUE)所占权重达60%，成为绿色数据中心评价中最重要的一项指标。

  1、 绿色数据中心评价等级由高到低划分为一级、二级、三级，评价指标体系 5 个方面指标的总分为100 分，评价得分为各分项得分之和，依据所得分值的不同对绿色数据中心进行评价。绿色数据中心等级划分见表 1 。

 2、 河南省绿色数据中心评价指标体系包括基本信息、能源资源、节能技术、绿色管理、绿色创新等5方面26个指标，具体详见下表。

四、数据中心节能管理体系的建立

首先明确数据中心的节能目标，降低能源消耗、提高能源利用效率等，需要并制定出相应的指标和计划，其次建立能源数据监测系统，实时收集和记录数据中心的能源消耗情况，对数据进行分析和评估，识别能源消耗的热点和潜在问题，然后基于能源数据分析的结果，确定适应性强、效果显著的节能措施，包括硬件优化、设备替换、改进供电和供冷系统、优化空调调度等，然后利用虚拟化和云计算技术，将多个物理服务器整合成更少、更高效的物理服务器，优化空调系统的工作模式和设置温度、湿度等参数，减少能源消耗，采用冷热通道隔离、冷热风混用等技术，提高空调系统的效率，选择能效较高的服务器、存储设备和网络设备，采用低功耗处理器、高效能冷却系统和智能电源管理装置等节能设备和技术，最后定期为数据中心相关人员提供节能管理的培训和教育，提高他们的节能意识和能力，推动节能措施的有效实施和执行，定期对设备进行检查和维护，确保其正常运行和高效工作，并及时处理设备故障和问题，减少能源浪费，建立持续改进的机制，不断评估和监测节能效果，根据实际情况调整和完善节能管理措施，以实现长期可持续发展。 

五、数据中心能源统计和计量体系的建立

首先明确数据中心所涉及的能源类型，并确定需要统计和计量的范围，并根据所选的统计和计量范围，安装相应的能源计量设备，并且建立能源数据采集和监测系统，实时采集和监测能源计量设备的数据，进行存储和管理，然后对采集到的能源消耗数据进行处理和分析，其中包括能源消耗的计算、趋势分析、能效评估，并生成相应的报告和指标，然后定期对能源统计和计量数据进行验证和审核，确保数据的准确性和可靠性，最后根据能源统计和计量数据的分析结果，识别问题和改进机会，并制定相应的节能措施和优化方案，提升数据中心的能源利用效率和可持续发展水平。

整改措施

依据河南省工业和信息化厅办公室印发的豫工信办节〔2023〕105 号《河南省工业和信息化厅办公室关于开展 2023 年能效对标达标活动的通知》文件精神,启动数据中心能效对标达标工作，结合数据中心实际情况和企业具体需求，综合权衡，从运维优化、技术改造、装备升级、架构优化、管理提升、完善计量等方面提出节能改造建议，并对各项改造措施的预期节能效果和经济效益进行综合评估，制定符合特色的改造方案。

一、节能管理整改措施

建立数据中心能源计量管理机构及人员岗位责任制，信息化建设和研发部负责能源计量管理工作，包括：能源计量器具的选型、配备，每月月底进行数据中心水、电的统计汇总，由数据中心管理员填写能耗台帐，组织人员每年开展能源计量器具的校准工作。

我们立足现有基础，采用了五大举措来降低能耗：

1、采用低能耗的设备

在选择数据中心设备时，尽量选用具有节能环保认证的服务器和网络设备等。按照按需购置、按需扩容原则，采用低能耗高性能高扩展性设备，减少机房能耗。

2、采用保温隔热材料

机房墙体采取保温、隔热、防潮材料处理，减少室内的冷交换，封堵机房原有窗户，减少空调的损失和室外太阳能热辐射。

3、机房合理布局

机架全部采用背靠背、面对面的布置方式，冷热通道分离，确保机房空调节能运行。合理安排UPS电池电力室的位置，靠近负荷中心，缩短供电线路，减少线路损耗，降低运行成本。

4、大量采用虚拟机技术

数据中心通过部署虚拟化提升设备的使用效率，将服务器虚拟成多台设备，大大提升了服务器的使用率，这样减少数据中心同时运行的服务器数量。

5、数据中心UPS电源采用了高频模块化UPS电源，对比传统工频UPS提高了输出功率因数和系统运行效率。

6、部署能源监测管理系统，安装智能电表和水表，对数据中心电力和水资源使用情况进行实时监测。

7、实现在线、近线、离线三级存储架构，数据中心采用了蓝光离线存储技术，对比传统在线的存储方式，在保证数据存储安全可靠性的同时极大降低了存储设备的能耗。

8、在IDC机房安装智能电表对空调、设备、照明用电分类精确计量，准确计算出PUE值，以便对不同性质的用电进行管控，避免人为浪费，最大限度地节能降耗。

9、动力与制冷

  选择高效的制冷设备和节能型供电设备是建设绿色数据中心的关键，要选用以高效节能为核心的机械制冷系统和超导技术的无阻隔蔽线缆，以及节能型照明设备等，同时计划在后续绿色数据中心建设过程中将精密空调系统升级为变频氟泵空调，充分利用室外自然冷源，减少压缩机的运行时间，实现节能降耗的最终目标。

大型数据中心制冷方式选择参考：能源利用效率是风冷<水冷<自然冷却。

合理摆放空调设备位置，风口地板与空调保持6英尺以上距离，避免气流短路。

有高架地板时：对线缆穿出地板的开口处进行密封处理，优化机房地板下结构降低风阻。可以考虑无高架地板方案：让末端制冷空调直接靠近IT负载，就近制冷，冷空气无需从高架地板下穿过，省去了不必要的风阻和能耗。

10、精密空调采用下送风方式

对IDC机房空调的送风风道进行改造，实行精确送风，下送风、上走线，优化机房内气流组织。下送风方式是将低温空气直接从底部送到机柜内，吸收机柜内通信设备的热量后，从机房顶部回到空调机组顶部。空调风流动方向与空气特性相一致，容易得到好的制冷效果，降低了能耗。

空调制冷设备滤网、过滤棉、原定3个月更换一次，每月清洗一次，实际存在超期未更换，导致制冷设备能耗增加。

宜采用高效浸没式液冷相变冷却技术，浸没式液冷技术将服务器CPU、内存、主板的部件浸泡在特殊的液体冷媒中，发热源直接与液体冷媒接触、发生热交换，因此用水量高于传统的风冷机房。如主机房全年制冷，空调制冷由冷却塔和冷水机组两种设备提供冷源。由于制冷方式必然会带来高耗水。

11、IT系统

采用云计算，共享计算资源，资源弹性供给；减少过度的数据备份工作；关闭不 用的IT负载；找出并且淘汰没有使用的或者利用率低的设备和“僵尸”应用。

选用低能耗IT设备；坚决淘汰高能耗的老旧设备。

采用耐高温服务器；积极尝试采用液冷服务器。

机柜加盲板，有效使用机柜封闭盲板，减少冷热空气的混合。

机柜门网孔六角形设计，通风率要大于或等于78% ，增加通风效率，最终节约能耗。

12、照明与清洁

选择节能灯具，并引入智能照明系统，提高自动化程度，减少不必要的光照强度。

采用数据中心微模块技术。制冷、供电、计算、消防、监控等集成在一个微模块内，降低能耗，故障隔离。

定期除尘：空调、风机尤其是风扇、滤网、主板除尘。过多尘土，导致能耗增加，短路风险增加。

二、节能与环保

   对于节能环保的要求，绿色数据中心应建立环境保护与节能管理制度，选用绿色环保材料和采用低辐射材料。

◆重新设计能耗结构----------从服务器和存储设备的角度进行优化、选择更高效的组件，以减少能源消耗。调整数据中心的供电系统，采用高效的直流供电，减少能量转化过程中的能量损耗。此外，通过合理设计冷却系统，提高冷却效率，减少能源浪费。

◆利用可再生能源------------可以利用可再生能源来为数据中心供电。充分利用太阳能、风能等可再生能源资源，不仅可以减少数据中心对传统能源的依赖，还可以减少碳排放对环境的影响。在开始实施可再生能源普及政策的情况下，将数据中心纳入其中是一种可行的选择。通过安装太阳能光伏板或者风能发电装置，可以为数据中心提供清洁能源，降低能源成本的同时还能保护环境。

◆废热回收----------------数据中心的废热回收也是一种节能的有效手段。废热回收技术可以将数据中心产生的热能转化为可用能源，供暖或供应其他用途。通过合理设计数据中心的热管道系统，将热量直接使用或者转移到附近的建筑物，可以充分利用废热资源，节约能源消耗。

◆合理管理监控----------数据中心的管理和监控也起着至关重要的作用。通过合理的设备管理和动态监测，可以减少数据中心运营中的能源浪费和损耗。运用先进的节能技术，如智能监控系统和自动化调节装置，可以实时监测和优化数据中心的能源使用情况，及时发现和处理能源泄漏和浪费的问题。

二、绿色数据中心的运营管理

  明确目标，根据数据中心能效对标达标相关文件的指导意见，以评促建，建立节能工作长效机制，以监测计量为基础，以管理控制为手段，以节能降耗为目的。通过能源监测管理系统对数据中心能耗数据进行分析，挖掘节能潜力，降低数据中心能源消耗，力争通过绿色数据中心评审。

1、主要管理措施

（1）、通过建立完善的体系制度，利用各种手段加强能耗科学管理，从而达到节能的目的；

（2）、通过采用先进的技术手段，改进能源利用率低的设备、操作等，以达到减少能源浪费的目的。

（3）、调研现状，对当前数据中心存在的问题进行分析，包括现状、存在问题、需要改进的方面等。在这个过程中，采用多种方式进行分析，如对组织内部的制度和流程进行详细的审查，依据《绿色数据中心等级评价要求 》进行对照自评。

（4）、挖掘节能潜力制定改造方案，在分析现状的基础上，提出节能管理及改造建议，制定数据中心节能改造方案，明确每个步骤的具体内容和实施的顺序，制定出合适的实施计划。

（5）、实施节能技改，开展绿色数据中心节能改造，将效率低下的老旧设备更换为新型节能设备，提高设备能源利用率。

（6）、定期评估节能效果，评估的内容包括制度和流程的执行情况、管理效果、问题解决情况和改进建议等方面，通过评估能够及时发现和解决问题，实现节能闭环管理。

2、工作计划及拟采取的主要节能措施

根据数据中心存在的问题，结合现实情况，拟定工作计划及拟采取的主要节能措施如下：

（1）、建立能耗在线检测与分析系统。建设单位目前尚未建立能耗在线监测系统，将电力、新水消耗纳入监控管理，实现能源消耗数据每日上传与自动分析。

（2）、优化计算与存储资源调度算法，实现部分短时计算（不超过8小时）任务，集中至夜晚电力谷时计算。

（3）、使用能效较高的服务器和设备，实施动态电源管理技术，合理配置设备和负载以提高能源利用效率。

（4）、通过优化数据中心的空调系统，设置适宜的温度和湿度范围，减少能源消耗同时保证设备的正常运行。

（5）、使用节能型服务器、存储设备和网络设备，考虑使用低功耗处理器、高效能冷却系统和智能电源管理装置，并通过虚拟化技术，将多台服务器整合为少量高效的物理服务器，提高资源利用率。

（6）、在建设和管理中合理规划数据中心的布局，确保良好的通风和空气流动，降低冷却系统的能耗，并且定期检查设备并进行维护，保持设备的高效运行状态，减少能源浪费和环境污染。

（7）、建立数据中心环境监测系统，实时监测能耗、温度、湿度等指标。

（8）、采用节能技术和设备，改善数据中心的环境条件，比如：数据中心空调采用绿色节能产品，提高空调能效；

（9）、加强设备维护和管理，提高设备运行效率，对于数据中心中的每一个设备，都应对其进行日常维护，检查能源消耗情况，考虑提高其运行效率。比如：对空载设备进行关机，对运行模式异常的设备进行固件升级，优化数据中心设备布局，避免高能耗设备集中；

（10）、加强能源管理，减少能源浪费，比如：对机房照明制定合理开启、关闭计划，优化照明能耗。

3、环保管理

除此之外，环保管理也是绿色数据中心运营管理的重要内容：

（1）水资源管理：对过多的用水进行控制，通过回收和处理废水减少对环境的污染。

（2）废弃物管理：建立垃圾分类和回收制度，有效地利用和处理废弃物，减少对环境的污染和损害。

（3）绿化建设：在数据中心内部或周边地区进行周围绿化或绿化带的建设，扩大绿地面积，减少对大气和水源的污染。