随着企业信息化建设的快速发展，数据中心建设变得越来越重要，这将直接影响到企业信息系统的建设和应用效果。据IDC测算，从运营成本控制来看，在IT行业，能源消耗成本已经达到企业硬件采购成本的25%。不过，该数据正以52%的复合年增长率上升。当企业面临瞬息万变的业务压力和呈指数级快速增长的数据时，需要对数据中心环保节能的特性给予足够的考虑和重视。在保证数据高度安全可靠的前提下，如何确保企业能够最大程度地减少数据中心建设的浪费和无效投资，打造真正“绿色节能”的数据中心，提高数字经济效益。目前面临一个重要课题。绿色数据中心的节能秘诀是什么？让我们一一揭晓。1、采用自然降温节能在数据中心，为了保持室内温度恒定，常年需要空调制冷系统降温，这带来了巨大的耗电量和电费。自然界有丰富的冷源。如果能够利用好室外自然冷源进行降温，可以大大降低能耗，这也是数据中心节能的一个重点。采用自然冷源的数据中心制冷解决方案主要有间接自然冷和直接自然冷两种：间接自然冷采用风冷冷水机搭配自然冷节能模块。在春秋、冬季和夜间气温较低的过渡季节，当环境温度比冷冻水回水温度低两度以上时，自然冷却模块开启制冷，有是没有压缩机的功率消耗，自然冷却不足的部分再通过压缩制冷继电器达到需要的制冷量。随着室外环境温度的降低，自然冷却的比例会增加，直至达到100%，完全自然冷却制冷，不消耗压缩机功率。直接自然冷是直接引入室外新风，配合冷热通道的隔离，实现机房降温。根据不同地区的气候条件，新风进入机房前需要进行过滤、加湿、除湿、送回风混合等预处理。数据中心采用自然冷源系统节能设计，可充分利用环境资源，实现最大节能。一些地处寒冷地区的数据中心还通过在机房模块的一侧安装风门来自动调节从外部进入的空气。如果室外空气温度低于设定温度点，风门将自动打开，室外空气经过滤后进入冷却系统，为机房降温服务。反之，如果外界空气温度高于设定温度点，风门会自动关闭，制冷装置开始工作。这样就可以达到充分节能的目的，尤其是在漫长寒冷的冬天，制冷功率可以节省高达80-90%。2、空调制冷系统的极致优化空调制冷系统是数据中心的耗电大户，约占整个数据中心能耗的30-45%。降低制冷系统能耗是提高数据中心能效最直接有效的措施。早期的机房多采用风冷直膨式精密空调来保证IT设备的正常运行。这种风冷直膨式精密空调的室内机一般布置在机房的一侧或两侧，一般采用机房内的气流组织。送风管道上方送风方案和活动地板下方送风方案两种。风管上送风方式一般在机房上方布设送风管道，冷风通过风管下方设置的送风百叶送出，负压经IT设备加热后返回空调。这种方法的优点是安装速度快，施工成本低；缺点是受各种电缆布置和建筑高度的限制，不能扩大送风管截面，不能灵活调节送风量。这种送风方式广泛应用于低热密度机房。还有一种地板下送风的方法。这样，通过空调将冷空气送至地板下，再通过送风地板的通孔送出，由IT设备的前进风口吸入。这种方式的优点是可以通过送风地板通孔比来调节机房内各点的送风量，同时通过合理布置数据中心机房内的电缆和管道，可在地板下铺设少量，以保证美观。缺点是随着使用需求的增加和调整，铺设在地板下的电缆数量不断增加，造成送风不畅，甚至有火灾隐患。在传统的风冷系统中，每台空调都是相对独立的控制和运行。它是一个分散的系统，易于形成冗余，可靠性高，安装维护简单。但是，它也有明显的缺点，比如设备能效相对较低，室内机和室外机受管道距离的限制。根据节能理念，绿色数据中心进一步优化了空调制冷系统。在区域模块中，采用行级空调系统（Inrow）和架空冷却机组（OCU），将空调末端部署在远离负荷中心的机房。两侧移至靠近一排IT机柜或机柜顶部，形成靠近负荷中心的集中供冷方式。行级空调系统由风机、表冷盘管、水路调节装置、温湿度传感器等组成，设备布置在IT机柜的行间。行级空调通过内部风机将封闭通道内的热风送至表冷盘管实现降温。空气流通。行级空调系统（Inrow）靠近负荷中心。由于将冷空气输送到负荷中心的距离缩短，设备维持制冷循环所需的能耗将远低于传统方式。架空冷却机组（OCU）与行级空调系统的制冷循环非常相似，但架空冷却机组仅由表面冷却盘管、水路调节装置、温湿度传感器等组成。本身不再配备风扇，表面冷却盘管设置在机柜顶部。IT机柜的风机将排出的热空气收集到封闭的热通道中。通过热压的作用，热空气自然上升。然后IT机柜风机吸入IT设备降温，实现垂直气流循环。由于架空冷却机组（OCU）不配备风机，热压效应保持空气的自然流动和循环，降低了空调末端设备的能耗，可降为零。该制冷技术在数据中心的应用极大地提高了制冷效率，部分数据中心甚至实现了年均PUE低于1.4。3、服务器虚拟化与存储高度集成，供电灵活据美国环保署统计，数据中心总功耗的50%来自服务器和存储系统，它们自然成为主要动力保存对象。当今的热门趋势是服务器虚拟化和存储整合，这是节省空间、电力和冷却资源的有效策略。服务器虚拟化极大地提高了IT资源的利用率和适应性，使IT环境更适应企业发展的业务需求，增强了数据中心的适应性，简化了管理。与服务器虚拟化一样，存储整合可以通过用单一存储资源替换多个不同的存储平台来提高能源效率。例如，一个企业有400台分散在企业内部的存储服务器，它的存储可以集成到一个单独的存储区域网络（SAN）或网络附加存储（NAS）系统中，提供更多的容量和更高的利用率，这也极大地减少空间、电力和冷却资源的占用。对此，大型数据中心可以因地制宜，实现高密度+低成本、快速部署、高集成、节能低耗的最优组合。例如，国内某大型企业的数据中心通过实施服务器虚拟化和存储集成技术，用10个最新的存储系统替换了30个旧的存储系统，从而获得了以下好处：1.存储机架的占用空间从60个机架减少到15个机架；2、功率需求由350kW降低到90kW；3、减少空调冷量需求93制冷吨；4、系统供电成本每年降低6万。4、热回收技术的应用在新建的数据中心，服务器端存在余热再利用的可能，利用好也可以帮助这些设施提高能源利用效率。大多数数据中心热通道的温度范围在27-40°C之间，虽然温度相对较低，但我们可以设法捕获和再利用这些热量。根据最大限度节能设计的理念，数据中心可配备热回收装置，将主机房在冬季产生的需要排放的热量转化为冬季供暖所需的热量。用于附近科技园区、居民楼等冬季供暖，使能源的综合利用效率达到最高。通过采用该IT能效等级的最高级别，我们可以构建具有动态基础架构的高度可扩展、灵活、绿色的数据中心。5、光管照明及智能光控系统应用国内某数据中心创新引入光管照明。通过在大楼的过道区域引入光管系统，将阳光直接折射到室内，让数据中心的工作人员直接享受到自然光。健康照明，可大大减少碳排放，节约能源。一些数据中心还引入了智能照明控制。照明灯具采用分区、分散控制的原则。UPS机房、电池房、变配电室、机房模块的照明均采用智能照明控制和监控系统。机房及其附属空间设计了多种灯光控制方式。根据需要的照度，可以灵活控制开灯的数量，可以降低照明功耗，减少灯具产生的热量，减轻冷却系统的负担。6、非晶合金变压器与节能非晶合金是集制造节能和应用节能为一体的高科技绿色材料。非晶合金材料制造采用先进的快速凝固技术，在制造过程中节约能源消耗约80%，制造过程无污染排放，实现绿色制造。数据中心采用非晶合金变压器，可以大大节约能源。与普通变压器相比，非晶合金变压器具有优良的导磁性能，退磁和充磁过程非常容易完成，有利于降低损耗、增加有效载荷、提高效率。负载损耗降低80%左右，运行时也可实现节能25%-50%。7、服务器节能技术的应用服务器是IDC数据中心的三大IT基础部件之一，其耗电量约占数据中心总能耗的40%~50%。甚至超过IT设备的采购成本。因此，降低服务器功耗成为数据中心节能降耗的重中之重。服务器节能技术包括：动态节能、组件休眠、断电等。动态节能技术根据对系统状态的智能监控，调整电源、处理器、风扇等部件的运行状态，从而达到节能效果。在满足业务负载的基础上，采取高精度措施降低功耗是部分品牌高端服务器动态节能的核心优势。服务器的组件休眠技术包括：CPUC态休眠、硬盘休眠、电源模块休眠和其他组件休眠。当处理器长时间处于空闲状态时，会触发进入C1/C3/C6/C7等休眠状态。处理器会根据休眠状态的设置，切断CPU的内部时钟或降低CPU电压来达到节能的目的。休眠后功耗可降低50%以上。电源关联是另一项关键的动态节能技术。一些品牌高端服务器的处理器和内存采用多相供电。处理器根据业务负载通过SVID（SerialVoltageID）控制VRM多相供电的开启和关闭，可将服务器CPU和内存的电源转换效率提高5~8%。其他整机节能技术包括：功耗封顶、高压直流、开机低功耗、智能电源、节能优化设计等节能技术。服务器功耗封顶技术，可实现快速准确的功耗封顶操作，确保机房供电效率有效提升，提高机柜设备密度，降低机房维护成本.同时排除异常情况下（如空调故障、业务量骤增等）散热不足、供电不足等风险，提高业务可靠性。高压直流电源是服务器电源的发展趋势。通过减少电源转换级数，电源效率可提高15%。同时可以解决-48V等低压直流供电带来的大电流问题。首发低功耗技术包括：硬盘峰值错峰上电、刀片错峰上电、CPU核关技术，保证服务器上电过程功耗低于系统运行功耗，以及消除了开机时硬盘等部件电流过大带来的供电风险，也为用户节省了电费。部分高端服务器提供智能供电和节能设计方案，通过遍布主要部件的传感器采集实时温度和功耗信息，配合环境温度和业务负载压力，实现风扇节能调速和精确的空气供应。风扇根据业务负载提供合适的散热风量，同时配合硬件的低风阻布局，实现服务器的最低功耗和最低噪音，避免使用单一温度调速算法，导致设备功耗大、噪音大、温度高，影响业务性能。还有一些新的液冷服务器设计也很不错。与传统服务器利用空气带走机箱内发热元件散发的热量相比，采用液冷技术可以显着提高服务器的节能减排效果，更好地实现高性能。高性能、低功耗、高可靠性、低成本的绿色数据中心。8、机房整体监控系统对节能的意义从数据中心机房负荷和空调冷量配置来看，机房一般设计为N+X的安全运行模式，但从整个数据中心机房IT设备布局来看，由于机房面积较大且IT负载设备功耗动态变化，机房发热量变化不规律，所有室内风机全速运转速度，压缩机由每台空调根据自己的需要独立控制。这种运营模式是从运营成本的角度考虑的。说不经济又省电。如果空调机组中的冗余设备被迫停机，机房内的气流分布和温度变化难以控制，空调的启停控制难以保证安全的电脑室。因此，可能会出现局部温度不可控的现象。因此，机房精密空调的群控对机房节能有着至关重要的作用。机房专用空调群控的节能思路是在保证正常运行的前提下，通过减少冗余空调设备的运行时间来降低整个机房的能耗实现机房设备的备份/循环功能和空调系统的级联功能，避免竞争运行功能，延迟自启动功能。数据中心采用机房能耗监控系统，可集中管理精密空调集群。能耗监控管理软件根据负荷分布和精密空调分配，准确控制相应位置空调的工作状态，主要包括空调室内机压缩机和风机的启停.精密空调通过RS485网络与协议转换器通信，协议转换器通过以太网与管理节点配合，使不同厂家的精密空调（带监控功能）可以通过以太网与管理节点进行数据交换。标准协议接口。每个服务器机柜安装两个无线温湿度探头。每排柜子形成一个网络。通过物联网组网形成温湿度监控网络，数据通过以太网上传至管理节点，形成双层监控网络，当检测到机柜服务器的温度超过某个点时，机房空调就会开启，否则，空调就会关闭。该系统的应用可以实现数据中心的精准节能，同时保证设备的安全稳定运行。结语绿色数据中心是国家提倡的，也是数据中心发展到一定阶段的必然要求。绿色数据中心是这个时代的呼唤，建设新一代高水平的绿色、节能、环保的数据中心是我们IT人不懈的追求和目标。
