【提要】 近年来，我国广电系统信息化得到了迅猛发展，网络规模不断扩大，各种通信设备不断增加、设备所需电力等绿色数据中心能源消耗日益增长，导致整个广电信息系统运营面临着巨大的成本压力，能源消耗已严重影响到广电信息系统的效益和发展，广电信息系统行业的节能减排工作已经箭在弦上；广电系统绿色数据中心是广电数据交换的核心枢纽，绿色数据中心建设涉及面广，而且日益庞大的数据中心与节能环保的诉求，对绿色数据中心建设提出了更高的要求，建设标准规范、安全稳定、环保节能、先进实用的绿色数据中心，是一个充满探索性的系统工程。本文从绿色数据中心选址、布局、供电、设备和技术选择上，提出广电系统绿色数据中心设计和建设建议，打造节能环保的广电系统绿色数据中心。
【关键词】 广电系统；绿色；数据中心
引言
随着电子信息系统高密度的集成化，设备散热困难及数据中心耗能量日渐趋高的现象开始受到了各界强烈关注。而根据研究显示，IT行业目前相关的碳排放已经成为最大的温室气体排放源之一，且该领域的排放势头还在随着全球对计算、数据存储和通信技术需求的增长快速上升。即使人们大力提高设备、机房结构等装置和数据中心的能效，到2020年，全球IT相关碳排放也将达到15.4亿吨。所以越来越多的人开始关注绿色数据中心的建设。
以“保护地球、环境及其各种生物的安全及持续性发展，并以行动做出积极的改变”为宗旨的绿色运动波及全球范围的各个领域，建筑领域和IT领域也逐渐形成了绿色建筑和绿色IT的概念。而数据中心就其特征而言，是紧密关联建筑和IT这两大领域的，广义的绿色数据中心是“绿色建筑+绿色IT+绿色IT及其配电等设备的延伸”这三者的有机结合；而狭义绿色数据中心是“绿色IT+绿色IT及其它设备的延伸”。
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内最大限度地节约资源，保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间、与自然和谐共生的建筑。
绿色IT是指IT设备的低能耗、低电磁辐射、低噪音、限制使用有害物质、节约空间等。
绿色IT范围的延伸是指涉及IT环境与管理的IT基础设施供配电设备、空调设备等设备的低能耗、高能效、降低全生命周期成本以及场地布局优化、合理气流组织、虚拟化以及环境监控等软件管理措施的应用等。
国际上对绿色数据中心的定义为使数据中心中的机械、照明、电气和IT系统取得最大的能源效率和最小的环境影响。
绿色数据中心是数据中心发展的必然。总的来说，我们可以从建筑节能、运营管理、能源效率等方面来衡量一个数据中心是否为“绿色”。绿色数据中心的“绿色”具体体现在整体的设计规划以及机房空调、UPS、服务器等IT设备、管理软件应用等方面，要具备节能环保、高可靠可用性和合理性。
建设背景
绿色数据中心的建设是广电系统基础性工程，决定着未来广电系统能否做到绿色、节能、环保。绿色数据中心设计到施工必须考虑到绿色环保、功能完整、安全可靠、可持续发展等理念，最终能够为核心IT设备提供一个安全、可靠、温湿度及洁净度均符合绿色数据中心要求的运行环境，同时为相关工作人员提供方便、快捷、舒适的工作环境，并为管理人员提供安全、高效的管理手段。
绿色数据中心建设
绿色数据中心建设从规划、设计、设备安装、调试、运维等方面，都必须遵守相关行业的规范标准，以满足在科学、经济、安全、环保等方面的要求。
节能与绿色数据中心规划紧密结合，绿色数据中心有60%的节能空间，从绿色数据中心规划最初就要考虑节能因素。在建设广电系统绿色数据中心建设时，统计分析绿色数据中心内各个设备的能耗情况，根据绿色数据中心实际耗能来选择节能方式。
目前，PUE(PowerUsageEffectiveness，电源使用效率)值已经成为国际上比较通行的数据中心电力使用效率的衡量指标，能够公正和客观地评估不同的数据中心的节能降耗效果。PUE 值是指数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源之比。PUE值越大，则表示用于确保IT设备安全运行所配套的、由UPS供电系统、空调系统、输入/输出供配电系统以及照明系统等所组成的动力和环境保障基础设施所消耗的功耗越大，因此PUE值越小，越能体现绿色数据中心的节能性。PUE值越接近于1，表示一个数据中心的绿色化程度越高。
绿色数据中心建设前期的设计和规划就把节能、环保考虑到，并在设计和规划的过程中达到中心业务使用要求的前提下，把机房的PUE值作为机房的设计和规划要求。
本文从选址布局、供电、设备选型、应用选择等方面，对如何建设广电系统绿色数据中心给出建议。
(1)科学选址布局
绿色数据中心是广电系统信息数据交换的核心，首先应尽可能避开雷区；在选择部署楼层时，要充分考虑防潮、防尘、防触电、防干扰等因素，同时要尽可能避开温差大的楼宇最高层，以免加重数据中心空调负荷，增加能源消耗。
绿色数据中心需科学布局，在确保设备运行可靠性的基础上，尽可能节约空间，提高线缆管理质量，改善空间对流通道，降低功耗。
绿色数据中心设备主要包括交换机、服务器、配电柜。由于服务器需要不断地更新内容和修改设置，操作次数多，而交换机调整机会相对较少，因此为便于操作和减少互相干扰，交换机和服务器可考虑分开部署；配电柜与交换机、服务器机柜需隔开一定的距离，以防止电源干扰和雷击。
线缆配线的密度和走线质量与绿色数据中心的散热效力息息相关，因此要合理规划线缆布局，严格控制缆线走线质量，从而防止混乱线缆造成的散热通道堵塞，可以节省制冷设备消耗，提高制冷效率。
绿色数据中心机柜采用“面对面、背对背”式隔离交错排列，形成间隔的冷通道和热通道，空调送风采用是地板下送风方式与风道上送风相结合方式，同时使用地板出线孔密封件对出线孔进行密封，在设备面对面的通道（冷通道）中，冷空气从机柜前面的架空地板的散出孔出来后，经过机柜和设备的内部运行后变成热空气，再从机柜背面排出；在背对背的通道（热通道）中，热空气上升，从天花板的排气口溢出。这种方法使冷热空气形成更强的对流循环，增强了机柜冷却效果，相对于传统的单排机柜部署降低了空调系统能耗。
此外，建设绿色数据中心建设时建议参照新的绿色数据中心热量指南标准，机柜、空调室内机位置摆放位置要合理，提高服务器在高进风温度下的可靠性，优化绿色数据中心的气流组织，避免局部热点，提高制冷率，提高绿色数据中心散热效率。
(2)配备合理供电
供电系统是绿色数据中心的基础保障，其供电质量对IT设备的运行和使用寿命至关重要。绿色数据中心须采用7x24小时运转模式。在保证具有稳定的动力电源之外，必须配备能够在最短时间内给绿色数据中心设备持续供电的UPS系统或油机发电系统。
在实际应用中，许多数据中心盲目大规模装备UPS电源，而实际运行负载率低于20%。供电效率低意味着很大一部分电能在转换过程中浪费了。因此，在进行供配电系统规划时，一定要根据实际情况配置合理的系统。
首先，根据IT设备资源情况及近期规划，核准UPS电源功率；规划供电效率高的模块化UPS，采用N+X模块化UPS并联冗余架构[2]，保证UPS容量和可靠性，并按需配置UPS容量，提高UPS利用率，降低能耗。随着数据中心扩容，逐步增加UPS模块，增加UPS总量，满足新IT设备供电需求。
其次，可采用并机共用电池组技术，实现多个UPS电池组的共享，减少电池的投资，同时减少对环境的污染；通过采用电池均浮充管理、充电温度补偿、智能放电终止电压控制等智能电池管理技术，使用电池定期自动检测和电池漏液检测等功能，可以大大延长电池使用寿命，延长电池更换周期，节约电池投资。
(3)选择绿色节能设备
根据统计数据显示，数据中心的冷却耗能占机房总功耗的40%左右。机房中的冷却主要是由空调负责，所以降低空调的耗电量可以有效地降低PUE值。
绿色数据中心在设计中可通过提升静电地板高度、提高地板出风口通风率的提高，以及采用风道上送风和地板下送风结合制冷等一系列优化方式，可有效提高空调利用率。然而，空调自身耗电量是最主要的，通过选择绿色节能空调，解决空调自身耗电量是降低空调能耗成本的关键。
机房中采用传统的风冷制冷方式是最耗电的运行方式。采用水冷式空调系统，可比风冷系统节能20%左右。此外，我们可以通过新的空调技术实现比水冷空调再节能30%以上的空调系统(非电空调)。
非电空调采用直接由热能来制冷原理，通过采用天然气、太阳能、沼气等任何能产生80℃以上的热能为动力、以溴化锂为冷媒进行热交换，降低空调循环水温度，从而达到制冷目的。而传统意义上的电空调，要完成制冷效果，必须由热能到机械能、由机械能到电能、再由电能回到机械能，最后才能到冷能，这五次能量转换过程都将排出一定数量的二氧化碳。因此，非电空调相较于传统空调不仅节约了能源，还有效减少了空调制冷过程中的碳排放。
此外，由于数据中心的空调负荷主要来自于计算机主机设备、外部辅助设备的发热量，其中服务器、存储、网络等IT设备占到设备散热量的80%。因此，通过选择绿色节能IT设备，例如优选具备多种节能措施的节能服务器及刀片服务器、双动态电源管理CPU、2.5英寸低功耗硬盘产品、动态智能冷却存储等方式，也可以有效降低PUE值。
(4)采用虚拟化、云管理技术
对于数据中心的IT设备，除选用绿色节能设备降低PUE值之外，还可以借助于虚拟化、云平台等相关技术，对资源进行动态调整、调度，提高资源利用率，减少不必要的运算而增加的耗能。
采用虚拟化技术全面解决了传统IT系统建设中存在的“设备异构化严重、资源利用效率低、管理维护复杂、难以适应业务持续发展”等问题，满足持续投资保护，延续了原有存储系统使用寿命。同时，虚拟化管理使得系统不必按照业务最高要求配置容量，而根据业务运行需求动态扩展，因此减少了前期投资和过冗系统的能源消耗。
采用云平台技术，整理业务系统资源，将底层的计算资源、网络资源、存储资源整合为统一的虚拟化资源池，实现网络资源、主机资源、存储资源的优化整合，实现对资源池的统一监控管理；针对不同应用对IT资源的需求，动态调整主机、存储资源，构筑低成本、灵活高可靠的业务运行平台，降低设备规模，提高系统利用率，达到节能减排的目的；同时提高了运维能力和管理效率，在低成本前提了保障业务的服务质量和安全可靠。
结论
绿色数据中心的建设，一方面通过采用“绿色”的技术与产品，能够降低建设与运营成本，同时提高使用效益；另一方面，能够降低能耗，减少不良物质排放，为社会节约资源，保护环境。
本文对广电系统绿色数据中心建设进行了有益的探索，要真正实现绿色数据中心的建设，需要把“绿色”贯彻到数据中心的规划、设计、实施和维护的整个生命周期中，不但要考虑到节能、环保，还需要从需求、功能、性能、成本以及技术可行性等诸多方面综合考虑，寻求合适高校的解决方案。
绿色数据中心建成之后，需要建立完善的监控体系和管理体系，同时加强维护人员的安全意识和节能意识，做到有章可循、绿色在心中，确保绿色数据中心在节能、环保状态下稳定、可靠运行。
参考文献
[1]朱伟雄.王德安.蔡建华.新一代数据中心建设理论与实践.出版社：人民邮件出版社.2009
[2] 郭栋.大型绿色数据中心的规划研究[D].上海:复旦大学，2008.