給“云計(jì)算”降溫節(jié)能

“云計(jì)算”的突飛猛進(jìn)，也讓各大數(shù)據(jù)中心的用電量一路激增。芬蘭赫爾辛基公共能源公司(HE，Helsingin Energia)回收這些大量計(jì)算產(chǎn)出的廢熱，從中獲取能量。

據(jù)綠色和平組織近日發(fā)表的一份報(bào)告稱，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心和遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的快速增長，使得2010年的用電量激增。而這些逐漸成為網(wǎng)絡(luò)核心的“云”數(shù)據(jù)，正在產(chǎn)生真正的污染云。綠色和平組織尤其指責(zé)了微軟、Google和蘋果等IT巨頭，認(rèn)為他們才是氣候變暖的幕后黑手。因?yàn)檫@些公司建立的數(shù)據(jù)中心主要都是靠傳統(tǒng)煤電來維持運(yùn)作，從而對氣候變暖產(chǎn)生了極大的負(fù)面影響。

算算“云計(jì)算”的耗能

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心究竟要耗多少能?讓我們來做個(gè)簡單的計(jì)算。數(shù)據(jù)中心是以機(jī)箱為單位，每個(gè)機(jī)箱里有1000余臺(tái)服務(wù)器，每個(gè)數(shù)據(jù)中心有眾多機(jī)箱。按一般標(biāo)準(zhǔn)我們設(shè)定有50個(gè)機(jī)箱，也就是一個(gè)數(shù)據(jù)中心總共有50，000臺(tái)服務(wù)器，一臺(tái)電腦的服務(wù)器功率大約500瓦，服務(wù)器一般全年無休。也就是一年365天、一天24小時(shí)地運(yùn)轉(zhuǎn)著，那么，一個(gè)數(shù)據(jù)中心，一年耗電量約22億千瓦時(shí)。以Google為例，據(jù)現(xiàn)有公開信息，包括在建的數(shù)據(jù)中心，Google在全球共有36個(gè)數(shù)據(jù)中心，那么一年，僅Google一家公司，就會(huì)耗掉約790億千瓦時(shí)電力。有統(tǒng)計(jì)稱Google部署在美國的服務(wù)器和冷卻系統(tǒng)在2005年總計(jì)耗電450億千瓦時(shí)，顯然，這個(gè)數(shù)字還在不斷攀升。綠色和平組織的報(bào)告結(jié)論是，如果把“云計(jì)算”涉及的全球電信和數(shù)據(jù)中心當(dāng)成一個(gè)國家，那么它則在2007年全球能源消耗榜上排名第五(前四名分別為美國、中國、俄羅斯和日本)。

而同時(shí)，“云計(jì)算”所使用的、龐大的電腦群會(huì)產(chǎn)生大量的廢熱，熱度最高可達(dá)到50℃，需要高功率的冷卻裝置來處理這些廢熱。傳統(tǒng)的解決方法是將這些廢熱通過空調(diào)冷卻機(jī)組降溫后排入大氣，但是，冷卻機(jī)組也需要耗電。在北歐寒冷的冬天，能將廢熱利用起來嗎?從這個(gè)角度出發(fā)，芬蘭赫爾辛基的公共能源公司Helsingin Energia將目光投向了云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。

最簡單的方式是自然冷卻

Helsingin Energia公司主要為客戶提供外包綠色設(shè)計(jì)方案，使客戶可以專心于其核心產(chǎn)業(yè)，早在半個(gè)世紀(jì)前的1953年，他們就配合芬蘭市政部門，在赫爾辛基市建設(shè)大量區(qū)域集中供熱系統(tǒng)。如今，這種集中供熱系統(tǒng)可以滿足該城市供熱需求的93%，而運(yùn)用同樣的方式處理城市區(qū)域冷卻系統(tǒng)，則可以進(jìn)一步提升效率。Helsingin Energia主要經(jīng)營就是區(qū)域集中冷卻與供熱系統(tǒng)，以及熱回收系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心的廢熱正是他們需要的東西。

“我們是將產(chǎn)電、產(chǎn)熱和冷卻過程融為一體，通過區(qū)域集中冷卻和供熱系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)中心的廢熱通過幾種不同的方式收集，再流向企業(yè)建筑或者居民家中，提供暖熱，再將冷卻后的氣體輸回?cái)?shù)據(jù)中心，給數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)降溫，以此形成能源的良性循環(huán)。”該項(xiàng)目的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Juha SipilR為我們介紹了廢熱回收方案的基本原理，“從專業(yè)的角度講，新的廢熱回收技術(shù)使能源利用效率的限制值大大降低，由以往的1.0達(dá)到近乎零限制。比如，我們使用熱泵收集廢熱，一個(gè)單位的電能可以產(chǎn)生五個(gè)單位的熱能，所以能量的有效率很高，因?yàn)殡娔芸梢砸詿岬男问轿灞斗颠€。一個(gè)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的廢熱由一個(gè)熱泵來回收即可，熱量隨之流向區(qū)域供暖系統(tǒng)為建筑供暖及提供熱水。冷卻廢熱最簡單的方法是通過自然冷卻，每年11月到次年5月這段時(shí)間，(赫爾辛基)海水溫度會(huì)降到8攝氏度以下，此時(shí)區(qū)域冷卻就可以通過使用天然的海水來完成。另外還可以通過吸收技術(shù)，吸收那些可能被浪費(fèi)的廢熱，這種方式主要在海水溫度過高、不適合采取自然冷卻方法的夏天實(shí)行。”Helsingin Energia根據(jù)不同氣候特點(diǎn)給出了不同的解決方案。

一個(gè)1兆瓦規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，節(jié)省下來的能耗可以為3萬戶當(dāng)?shù)鼐用窆帷?/p>

不僅節(jié)能，而且減排

“剛開始做這個(gè)項(xiàng)目非常困難，我們花了幾個(gè)月時(shí)間去了解數(shù)據(jù)中心的能源消耗及需求。好在了解得越多，我們越相信這是一件可以長期做下去的事情”，Juha Sipilauml;如是說。

這種新方案在節(jié)省能源的同時(shí)，還降低了碳排放。一個(gè)1兆瓦規(guī)模的數(shù)據(jù)中心運(yùn)用區(qū)域集中冷卻系統(tǒng)的方案后，在一年內(nèi)可以降低的、對環(huán)境的影響相當(dāng)于“3000兆瓦時(shí)傳統(tǒng)能源帶來的能源消耗”+“600噸碳排放”+“100輛轎車分別行駛6萬公里”。更重要的是，傳統(tǒng)空調(diào)使用的制冷劑中含有氫氯氟烴化合物，它能破壞大氣臭氧層，現(xiàn)在則不再需要制冷劑了。

而且，傳統(tǒng)的冷卻方案不僅浪費(fèi)電能，還大都安裝在建筑物的屋頂，占用的空間大、噪音大，也不美觀。但區(qū)域集中供冷設(shè)備是引入到數(shù)據(jù)中心建筑中的，它沒有噪音，也不會(huì)造成視覺污染。一旦建筑與區(qū)域集中冷卻系統(tǒng)相連接，維護(hù)和其他建造活動(dòng)都不再需要。

但該系統(tǒng)的花費(fèi)卻并不昂貴，僅僅為使用空調(diào)冷卻機(jī)組的五分之一，

Helsingin Energia設(shè)定的目標(biāo)是要將用戶100%的電能都用于計(jì)算機(jī)的運(yùn)行上，盡可能在冷卻過程中不花費(fèi)一分一毫的電能。從實(shí)際的操作中看，也有數(shù)據(jù)中心反映，有時(shí)這套系統(tǒng)所提供的冷卻還是不夠，需要額外的電來供給。但即便如此，這套系統(tǒng)仍可以保證至少50%的電量會(huì)用在計(jì)算機(jī)的運(yùn)行而不是制冷上，這已足夠讓人高興了。

綠色方案，節(jié)能更省錢——專訪赫爾辛基公共能源公司

Juha Sipilauml;:數(shù)據(jù)中心廢熱回收項(xiàng)目負(fù)責(zé)人

新知客:請問你們這項(xiàng)工作的目標(biāo)是什么?

Juha Sipilauml;:我們的目標(biāo)是在2050年達(dá)到“碳中和”生產(chǎn)，即減少的碳排放量和產(chǎn)生的碳排放量相等，為此我們一直在不斷地努力著。

新知客:新能源的使用必定需要政府政策或是資金方面的支持，芬蘭在這方面是怎么做的呢?

Juha Sipilauml;:建立大型的供熱和冷卻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為整個(gè)城市服務(wù)，需要地方政府的大力支持。但這個(gè)為“云計(jì)算”數(shù)據(jù)中心服務(wù)的項(xiàng)目是盈利性的，并不需要任何經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼，相反，我們公司營業(yè)額的25～30%會(huì)作為客戶的收入返回給客戶。

新知客:這項(xiàng)技術(shù)是否適合其他國家或城市的同類型企業(yè)效仿?有什么條件限定嗎?

Juha Sipilauml;:使用冷卻系統(tǒng)最好因地制宜，凈化廢水、工業(yè)廢熱或者冷海水，都可以被用在系統(tǒng)中。當(dāng)有更合適的、非提煉的能源方式存在的時(shí)候，用電來供熱或者冷卻并非明智之舉。

燃料轉(zhuǎn)化為熱源比起先轉(zhuǎn)化為電再產(chǎn)熱在能源損耗方面會(huì)大大降低，能源越以最原始的形式被利用，則其使用過程中產(chǎn)生的損失就越少。電能是高度提煉的能源方式，在其產(chǎn)生、傳輸以及輸壓變化過程中都會(huì)造成損失。冷卻系統(tǒng)有很強(qiáng)的區(qū)域限制，數(shù)據(jù)中心必須設(shè)在需要這些冷卻能源的范圍內(nèi)，但是最終用戶，比如說使用數(shù)據(jù)中心服務(wù)的人，甚至可以居住在另一個(gè)大洲上。從這個(gè)角度上考慮，任何一個(gè)數(shù)據(jù)中心都可以建造在適合使用類似系統(tǒng)的地區(qū)，而不是數(shù)據(jù)中心所服務(wù)的最終客戶所在的地區(qū)。

新知客:總的來說，您認(rèn)為這項(xiàng)新技術(shù)的最大意義是什么呢?

Juha Sipilauml;:該系統(tǒng)展示了一種新的可能:廢熱可以通過收集與傳輸?shù)玫礁行У睦?冷卻工作所產(chǎn)生的碳排則放可以減少高達(dá)80%。和很多人想象的不一樣，我們這個(gè)方案是比傳統(tǒng)方案的投資起步更低的綠色方案。一個(gè)綠色方案并不總意味著要花更多的錢，相反，我們希望客戶可以因此而省錢。