一、前言
數據中心守護著企業重要IT設備的運行，如服務器、網(wang)絡(luo)設(she)備(bei)以(yi)及(ji)存(cun)儲(chu)設(she)備(bei)等(deng)，在(zai)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)支(zhi)持(chi)全(quan)球(qiu)數(shu)十(shi)億(yi)人(ren)口(kou)上(shang)網(wang)的(de)同(tong)時(shi)，也(ye)產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)的(de)機(ji)房(fang)能(neng)耗(hao)，因(yin)此(ci)，勢(shi)必(bi)要(yao)研(yan)究(jiu)具(ju)體(ti)的(de)機(ji)房(fang)能(neng)效(xiao)改(gai)善(shan)對(dui)策(ce)，才(cai)能(neng)真(zhen)正(zheng)實(shi)現(xian)節(jie)能(neng)。對(dui)於(yu)當(dang)前(qian)的(de)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)管(guan)理(li)者(zhe)來(lai)說(shuo)，必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)機(ji)房(fang)經(jing)營(ying)方(fang)針(zhen)，才(cai)能(neng)取(qu)得(de)“環保”及“經濟”雙贏的好處。
提升數據中心能源效率的第一步，便是審慎評估能源使用效率（PUE, Power Usage Effectiveness），簡單來說，PUE就是數據中心總耗電除以IT設備總耗電，或是數據中心總設施消耗的能源除以IT設備消耗的能源。PUE是由Green Grid所(suo)召(zhao)集(ji)的(de)政(zheng)府(fu)及(ji)產(chan)業(ye)專(zhuan)家(jia)組(zu)成(cheng)的(de)項(xiang)目(mu)小(xiao)組(zu)所(suo)製(zhi)定(ding)的(de)一(yi)項(xiang)指(zhi)標(biao)，不(bu)僅(jin)信(xin)賴(lai)度(du)高(gao)，而(er)且(qie)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)檢(jian)驗(yan)機(ji)房(fang)的(de)能(neng)源(yuan)效(xiao)率(lv)，可(ke)以(yi)廣(guang)為(wei)適(shi)用(yong)於(yu)一(yi)般(ban)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)，目(mu)的(de)是(shi)建(jian)立(li)一(yi)個(ge)“一致且可重複使用的衡量指標”，提供數據中心管理者持續監控並改善能耗狀況。根據Uptime Institute於2014年進行的調查研究顯示，全球業界平均PUE為1.7，高於2013年的1.67，但低於2012年的1.8，表示機房節能仍有改善空間(如圖1)。
圖1：數據中心平均PUE調查, 2011-2014
（數據來源：2014 數據中心產業調查報告--Uptime Institute）
受到近年來大數據、物聯網浪潮的推動，各地的機房建設持續進行，同時，在環保意識高漲的氛圍下，“機房節能”也成為了一門新的研究領域。從客觀事實來看，首先，數據中心的電力支出占總持有成本（TCO, Total Cost of Ownership）的一大部分，僅次於人力成本；其次，數據中心常背負著“不環保”deeming。raner，shijishang，yimeiguoweili，shujuzhongxinjinxiaohaolezongnengyuandebaifenzhier，qiediyuquanshijiepingjunzhi，kejianrengyouxuduojifangcaiyongjienengshouduandadaojienengjianpaidemubiao。
截至目前為止，仍有許多數據中心尚未采用任何效率指標，導致數據中心的節能毫無標準可循。雖然PUE仍存有許多爭議，但是PUE值仍是衡量數據中心基礎設施效率的主要指導方針，而且對於擬定及執行數據中心的綠色節能策略也很有參考價值。
二、數據中心綠色節能策略
根據《自然氣候變化（Nature Climate Change）》發表的一篇論文《低碳數據中心的特征》表示，IT設備如：服務器、存儲設備、通訊技術、基礎設施（風扇、冷卻、水泵、配電等），其qi本ben身shen的de效xiao率lv以yi及ji碳tan排pai放fang，是shi影ying響xiang數shu據ju中zhong心xin產chan生sheng溫wen室shi氣qi體ti的de主zhu要yao因yin素su。這zhe篇pian論lun文wen提ti出chu建jian議yi，如ru果guo專zhuan注zhu於yu能neng耗hao改gai善shan的de部bu分fen，將jiang可ke對dui數shu據ju中zhong心xin的de綠lv色se節jie能neng計ji劃hua產chan生sheng顯xian著zhu的de影ying響xiang。
以下列舉七大數據中心的綠色節能策略，將有助於改善數據中心能耗，並優化PUE。
策略一：定期進行硬件檢查
全球IT巨擘如Facebook、穀(gu)歌(ge)及(ji)蘋(ping)果(guo)持(chi)續(xu)投(tou)入(ru)研(yan)發(fa)來(lai)提(ti)升(sheng)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)的(de)效(xiao)率(lv)，他(ta)們(men)的(de)做(zuo)法(fa)可(ke)能(neng)看(kan)似(si)很(hen)了(le)不(bu)起(qi)，但(dan)是(shi)這(zhe)裏(li)所(suo)建(jian)議(yi)的(de)第(di)一(yi)個(ge)策(ce)略(lve)是(shi)屬(shu)於(yu)大(da)部(bu)分(fen)企(qi)業(ye)都(dou)能(neng)做(zuo)到(dao)的(de)，就(jiu)是(shi)例(li)行(xing)性(xing)檢(jian)查(zha)既(ji)有(you)的(de)硬(ying)件(jian)設(she)備(bei)。
數據中心普遍存在許多不必要的IT設備，所謂“休眠的服務器”指的是仍然插在機櫃裏，實際上卻已不再使用的服務器，但是會占據寶貴的機櫃空間，消耗大量能源，並且使PUE惡化。為了了解此問題的普遍性，Uptime Institute於2013年進行了一項相關調查，發現大約有半數的被調查者並未執行計劃性的檢查及拔除多餘的服務器。此外，在美國EPA樣本研究（U.S. EPA sample study）中，大部分機房的現場並無法準確地監控所有基礎設施及IT負載，可見機房節能改善之路還很長。
以總部位於倫敦的英國巴克萊銀行為例，該銀行於2013年拔除了9,124個多餘的服務器之後，不僅減少了使用的電力、冷卻和機櫃空間，同時並擴大了計算能力以及節省了450萬美金的電費，可見減少服務器的好處非常明顯。
除了IT設備的檢查，對於非IT的基礎設施，也必須做定期的檢核，例如機房的不間斷電源係統（UPS），有別於傳統的工頻單機UPS，當前的趨勢是采用高頻模塊化UPS，為了達到機房節能，選用UPS時應該考慮以下兩大條件：
1．隨需擴容：模塊化UPS可ke以yi配pei合he機ji房fang擴kuo容rong的de腳jiao步bu，適shi時shi增zeng加jia電dian源yuan模mo塊kuai的de數shu量liang，不bu需xu要yao在zai機ji房fang建jian置zhi初chu期qi投tou入ru大da量liang的de資zi金jin，並bing且qie不bu占zhan據ju多duo餘yu的de機ji房fang空kong間jian，使shi機ji房fang業ye務wu逐zhu步bu成cheng長chang時shi，UPS電源仍可“無縫接軌”(圖2)；除了增加電源模塊，UPS也必須滿足多機並聯的需求，以因應機房規模擴大的可能性。
圖2：模塊化UPS滿足機房無縫擴容的需求
2．輕載高效：一般數據中心為了確保可靠度，會配置電源冗餘N+X，甚至配置2N雙母線，導致負載率大約在30-40%甚至更低，因此UPS所標榜的“滿載”高效率實際上是不太可能實現的。有鑒於此，市場調查機構Gartner在2013年的報告就指出，除了追求UPS滿載效率之外，也要關注20-100%負載率區間的效率曲線(如圖3)，設法達到“輕載高效”的理想境界。以一台容量200kVA的高效率模塊化UPS為例，考慮數據中心日間和夜間負載率的差異，相較於一般傳統UPS，高效率UPS可以省電5%左右(表1)。
圖3：UPS效率曲線
表1：高效率模塊化UPS與傳統UPS效率比
策略二：例行測量PUE值
如前所述，PUE是(shi)量(liang)化(hua)能(neng)源(yuan)效(xiao)率(lv)的(de)主(zhu)要(yao)業(ye)界(jie)標(biao)準(zhun)，大(da)部(bu)分(fen)原(yuan)因(yin)是(shi)其(qi)具(ju)有(you)簡(jian)單(dan)性(xing)及(ji)可(ke)行(xing)性(xing)，但(dan)是(shi)在(zai)觀(guan)察(cha)的(de)幾(ji)個(ge)行(xing)業(ye)中(zhong)卻(que)很(hen)少(shao)實(shi)施(shi)。不(bu)定(ding)期(qi)的(de)紀(ji)錄(lu)並(bing)無(wu)法(fa)確(que)實(shi)了(le)解(jie)實(shi)際(ji)的(de)能(neng)源(yuan)使(shi)用(yong)狀(zhuang)況(kuang)，所(suo)以(yi)業(ye)內(nei)人(ren)士(shi)不(bu)斷(duan)建(jian)議(yi)執(zhi)行(xing)例(li)行(xing)性(xing)的(de)PUE檢測，以便監測數據中心PUE隨季節變化及其他因素而波動。此外，為了能實時精確量測總電力，並紀錄實際的PUE，必須在關鍵測量點安裝傳感器，並記錄實際電力(kW及kVA)，並且應該要記錄一段時期之內的能源使用狀況，才能做出最佳的分析(圖4)。
圖4：PUE值監測儀表板
策略三：更新硬件，提升服務器效率
服務器效率與PUE直接相關，而且是提升PUE的關鍵要素，但是想要正確估計服務器效率，還必須考慮幾個因素。我們可以從CPU利用率出發，針對能效不佳的CPU，虛擬化技術(virtualization)可以大幅提升CPU能效及服務器的效率，而不需要更新服務器；此外，也應該將每一隻機櫃的負載能力與消耗電力，列入效率的計算中。采用刀片服務器（blade servers）是提高機櫃密度的一種手法（每一機櫃最多可容納1,024 CPU核心），也可以降低設施的冷卻及電力需求。
將實體服務器合並與虛擬化，將可提高數據中心效率，IT管理人員應該在硬件升級時將此列入考慮。根據研究指出，合並服務器的好處有：
l平均每年每一服務器最多可節省美金560元
l減少熱量的產生及相關的冷卻成本
l釋出多餘空間並擴大運算能力
值得注意的是，虛擬化技術及刀片服務器會產生一個負麵影響，亦即會產生額外的熱量及冷卻需求。目前有數種解決方案，例如“冷熱通道封閉”或是“機櫃式空調(列間空調)”等氣流管理手段，就是為了處理機房高密度負載的問題，請看以下策略四。
策略四：提升機房冷卻效率
冷卻是僅次於IT負載之外，最大的耗電來源，因此，安裝能源監控及測量機製非常重要，可以了解冷卻對於PUE的整體影響與改善的方法。
穀歌已是數據中心節能領域的佼佼者，具有令人稱羨的PUE 1.12。在最新的Android Emotions 報導中指出，最新的穀歌AI產品正在嚐試找出能進一步降低PUE的方法。穀歌更在網誌《Efficiency: How others can do it 》中，分享了數據中心經理人及經營者可用來降低PUE的五大手法，其中三項與提升機房冷卻效率有關的做法是：
1、優化氣流管理
shejilianghaodelengretongdaofengbi，kebimianrekongqihelengkongqihunhe，yitishenglengquexitongdexiaolv。weileyouxiaopaichujifangredian，jianlilixiangderenengfenbuzhuangtai，keyijieyoushidangdifangzhiwenduchuanganqi，liyongjisuanjifangzhengongjuzhaochuredianbingjiayipaichu。genjuEPA的研究，有效的冷熱信道封閉係統，可減少25%的風扇能耗，以及20%的冰水主機能耗。
圖 5 ：熱信道封閉技術實例
2、提高機房環境溫度
穀歌已打破了數據中心必須保持約攝氏21℃的迷思，確認了冷通道可以在約攝氏27℃的溫度下運轉，因此在提高溫度的同時，關閉再熱器和除濕機，便可以有效節約能源。
3、采用自然冷卻技術（Free Cooling）
空kong調tiao係xi統tong的de冰bing水shui主zhu機ji會hui消xiao耗hao大da量liang的de能neng源yuan，可ke以yi視shi天tian候hou條tiao件jian，選xuan用yong自zi然ran冷leng卻que係xi統tong，將jiang外wai麵mian的de冷leng空kong氣qi吸xi進jin來lai，加jia以yi利li用yong後hou再zai排pai放fang到dao外wai麵mian去qu。其qi他ta自zi然ran冷leng卻que的de來lai源yuan包bao括kuo：引入外界的空氣、水蒸氣或設置大型的熱儲存器。
策略五：提高機房溫度 長久以來，機房IT人員受限於傳統機房溫度的迷思，不太願意提高機房溫度，然而，美國空調冷凍工程師學會（ASHRAE）最新發布的機房工作溫度建議，範圍修訂為18℃至27℃（64.4°F至80.6°F）；除了溫度，ASHRAE也提高了濕度建議範圍。受惠於這樣的修訂，數據中心將可以創造更多冷卻成本的節約，也更能符合自然冷卻的條件。
就機房溫度而言，如果太過保守，維持機房低溫，將會使營運成本居高不下，造成PUE值較差或冷卻成本較高；此外，根據英特爾一項研究數據顯示，機房環境溫度每提升1℃可以帶來4%的製冷成本節約。有鑒於此，一些高溫節能產品就應運而生，舉例如下：
·高溫冰水空調：一般機房內大多是屬於顯熱，隻有很少數的潛熱，因此除濕的需求非常少，機房精密空調的入水溫度便可以從一般的7℃往上調升，在此情況下，冰水主機的製冷量增加，能效比改善，也就爭取更多空調節能的機會。
策略六：導入數據中心管理係統(DCIM)
圖 6 ：數據中心管理係統 (DCIM) 電視牆與機櫃管理接口
策略七：利用純淨的再生能源
百分百純淨的能源是遙不可及的夢想，然而還是有許多企業用的是“混搭”策略來接近此理想目標。舉例來說，包括利用再生能源、就地發電以及遠距電網等等。IT巨擘如蘋果所安裝的55,000片太陽能板、eBay在猶他州Quicksilver工gong廠chang利li用yong燃ran料liao電dian池chi，以yi及ji微wei軟ruan利li用yong風feng力li和he太tai陽yang能neng。中zhong小xiao企qi業ye或huo許xu可ke以yi與yu當dang地di公gong用yong事shi業ye合he作zuo，取qu得de幹gan淨jing的de電dian力li或huo再zai生sheng能neng源yuan，也ye可ke在zai新xin數shu據ju中zhong心xin選xuan址zhi時shi，考kao慮lv設she置zhi在zai純chun淨jing能neng源yuan公gong用yong事shi業ye的de周zhou邊bian地di區qu。
三、結論
數據中心綠色節能需要發揮相當的創意，不應受到傳統思維的局限。業界有許多案例均顯示機房節能可以帶來許多實質的好處，而PUE值可以作為一個能效指標的基礎，對於創造永續的綠色數據中心而言是非常重要的。穀歌、Facebook、蘋果及微軟等IT大廠，皆已投資數百萬元進行綠色數據中心的研發，且通過驗證提出綠色數據中心最佳解決方案，能使數據中心的PUE接近理想值。業界一致認為必須全麵稽核IT基礎設施以提升數據中心的效率，同時，一般企業可以透過例行測量PUE，以及善用管理工具（如DCIM）找出並修正IT低效率的部分，減少碳排放，提高個別服務器的使用率，最終達到PUE及ROI優化的目標。
關於台達
台達創立於1971年，為電源管理與散熱解決方案的領導廠商，並在多項產品領域居世界級重要地位。麵對日益嚴重的氣候變遷議題，台達秉持“環保 節能 愛地球”的經營使命，運用電力電子核心技術，整合全球資源與創新研發，深耕三大業務範疇，包含“電源及元器件”、“能源管理”與“智能綠生活”。同時，台達積極發展品牌，持續提供高效率且可靠的節能整體解決方案。
台達運營網點遍布全球，在中國大陸、台灣地區、美國、泰國、日本、新加坡、墨西哥、印度、巴西以及歐洲等地設有研發中心和生產基地。近年來，台達陸續榮獲多項國際榮耀與肯定。自2011年起，台達連續四年入選道瓊斯可持續發展指數之“世界指數(DJSI World)”，其中五項評分居全球電子設備產業之首；2014年國際碳信息披露項目(Carbon Disclosure Project, CDP)年度評比結果揭曉，台達從全球近2,000家參與CDP評比的上市企業中脫穎而出，不僅獲得最高等級A級評價，更是大中華區唯一入選氣候績效領導指數 (Climate Performance Leadership Index, CPLI)之企業。
關於台達的詳細資料，請參見：www.delta-china.com.cn
關於中達電通
1992年中達電通成立於上海，自營業以來，保持著年均增長30.7%的高速發展，為工業級用戶提供高效可靠的動力、視訊、自動化及能源管理解決方案。在通信電源的市場占有率位居前列、同時也是視訊顯示及工業自動化方案的領導廠商。
中zhong達da電dian通tong整zheng合he母mu公gong司si台tai達da集ji團tuan優you異yi的de電dian力li電dian子zi及ji控kong製zhi技ji術shu，持chi續xu引yin進jin國guo內nei外wai性xing能neng領ling先xian的de產chan品pin，在zai深shen入ru了le解jie中zhong國guo客ke戶hu營ying運yun環huan境jing下xia，依yi據ju各ge行xing各ge業ye工gong藝yi需xu求qiu，提ti出chu完wan整zheng解jie決jue方fang案an，為wei客ke戶hu創chuang建jian競jing爭zheng優you勢shi。秉bing持chi“環保 節能 愛地球”的經營使命，成為中國移動的綠色行動戰略夥伴，在節能減排、樓宇節能的技術上，陸續開展多項新應用。
為滿足客戶對不間斷運營的需求，中達電通在全國設立了48個分支機構、74個技術服務網點與12個維修網點。依靠訓練有素的技術服務團隊，中達為客戶提供個性化、全方位的售前、售中服務和最可靠的售後保障。
二十年深耕，在1500多名員工的努力下，中達電通2014年的營業額約三十一億人民幣。未來，中達更將不斷推陳出新，藉由與客戶的緊密合作，共同開創更智能、更環保的未來。
中達電通——可靠的工業夥伴！
關於中達電通的詳細資料，請參見：www.deltagreentech.com.cn
