數據中心建筑全生命周期環境成本評價與案例分析

朱子尚 , 蘆 巖, 趙旭東 , 孫燕怡

(1. 中國建筑科學研究院, 北京 100013； 2. 英國赫爾大學工程學院， 英國 HU67RX;3. 英國諾丁漢大學建筑環境學院， 英國 NG72RD)

1 數據中心環境成本介紹與研究概要

1.1 數據中心能耗與環境影響概述

隨著互聯網和通信行業的發展，數據中心這種容納計算機服務器及其一切供電、冷卻等保障設備的建筑形式開始成為整個行業重要的組成部分[1]，其建設數量和規模都呈快速增長的趨勢。全球現有數據中心類建筑350×104個以上，其中大部分均是擁有少于5臺機柜，使用面積100 m2以下的小微型中心。截止到2014年，歐洲與美國已分別建成超過1 000座大型計算中心(以單個中心超過200臺機柜計算)，我國也擁有150余座同類設施，同時在建與待建數量直線上升[2-3]。研究數據顯示，從2000～2005年，該領域電力消耗增長了一倍，并在2005～2010年間繼續增長56 %[4]。截止到2010年，數據中心能耗占全球電力總消耗的1.3 %，占中國電力消耗的1 %左右[5]。按此發展趨勢，到2020年，僅歐洲的數據中心就將消耗至少104TWh電力，全球數據中心能耗將占人類社會總能耗的15～20 %[6]。數據中心能耗主要來自于IT設備能耗和建筑系統能耗，后者包括制冷、通風、照明、變電等設備，在這其中，IT設備本身與制冷平均能耗分別占總能耗的44 %與40 %。按常用的PUE指標來說，常見數據中心PUE值介于1.3～3.0， 其中老項目PUE常常高于3，而歐美新數據中心項目平均值為1.8～1.89，個別項目甚至低于1.6[7]。中國則在2015年提出的綠色數據評價技術細則中，規定新建的大型數據中心PUE不超過1.8， 而小型數據中心不得高于2.0[8]。盡管各國都對數據中心的能效提出了具體要求，但由于巨大的能耗基數和其高品位能源的比例，其仍帶來巨大的污染物排放并造成不可忽視的環境影響。

1.2 數據中心全生命周期環境成本

對數據中心能耗的研究主要集中于IT設備本身、制冷空調系統與UPS供電系統等方面，主要研究目標為以上設備運行的電能消耗及其產生的相應碳排放。而數據中心(特別是大型數據中心)，作為一種單獨建筑形式，其建筑層面全生命周期能耗及碳排放的研究相對較少。實際上，在數據中心類建筑的全生命周期中，除IT與制冷設備外，建筑本身的設計、建造與運行也會對其全生命周期環境成本產生相應影響。這些影響體現在包括數據中心建筑本身和關鍵設備的建材生產、運輸、建造、運行、維護直至最終拆除的整個生命周期各個階段。 因此，對數據中心建筑的全生命周期范圍的能耗和環境性能研究具有非常重要的意義。

本文的研究目標不僅局限于能耗和污染物排放本身，而是通過引入環境成本的概念，對于由數據中心產生的二氧化碳等價物(CO2e)、氮氧化物(NOx)、SO2、大氣懸浮顆粒物(PM)等環境污染物進行綜合分析。本文對環境成本及其表達形式的定義為：針對上述污染物，以現行技術條件下該污染物造成的綜合社會損失或為中和上述污染物所需付出的總成本為計算方法，使用貨幣為統一的計量單位，對多種污染物的綜合環境危害進行以貨幣為單位的直觀統計和分析。該方法的優勢在于對分析建筑環境影響這種這種包含多種污染物的復合影響時，在不同污染物此消彼長造成的環境影響變化之間建立了直觀可比性。具體污染物的貨幣化計量方法，則通過針對該區域的污染研究、政策法規規定、污染物排放權交易市場等方式獲取。

本文通過對數據中心建筑全生命周期各個階段的污染物排放分析，提出該類建筑的全生命周期環境成本計算方法。以第2章介紹的案例數據中心為例，在第3章中運用該方法對來自建材、設備、建造、運行直到拆除的全生命周期污染物排放和環境成本進行計算。并通過對該案例冷卻系統的一項改進方案的計算，得出能效改善措施對數據中心全生命周期環境成本的影響。通過計算分析，文末得數據中心類建筑全生命周期環境成本的分布特征與改善方法，并對本研究的前景進行討論。

2 案例數據中心介紹

本章選用具體案例，對其建筑設計和數據中心相關設備配置進行全面介紹。我國北方地區新建的某大型數據中心，(數據中心及附屬建筑建筑群效果見圖1)共3層，建筑面積9 200 m2，容納機柜750個，單個機柜設計能量密度為9.8 kW/機柜，供電系統按標準配置，包括30臺300 kVA的UPS(不計備用)，型號不做具體研究，其能耗按數據中心總能耗的12 %計算(統計平均值)，建筑的照明系統采用熒光燈(CFL)，房間照度500 lx，每天運行12 h。數據中心建筑設計概況見表1。

圖1 數據中心及附屬建筑建筑群效果圖

建筑構件設計參數承重結構鋼筋混凝土框架結構墻體結構外墻:空心小型混凝土砌塊+35mmEPS保溫板+大理石幕墻內墻:砂加氣混凝土砌塊+石灰砂漿屋面2cm防水砂漿+陶?；炷?40mmEPS保溫板+120mm厚的普通混凝土門窗斷橋鋁合金雙層玻璃窗+木質防火門

冷卻系統采用水冷式冷水系統，設計冷負荷7 900 kW。冷卻系統有現有設計(方案一)采用傳統水冷空調方案，全年連續運行。系統包括4臺螺桿式冷水機組，冷凍水供水溫度為12 ℃，回水溫度為18 ℃，板式換熱器處冷卻水供水溫度為10 ℃，回水溫度為15 ℃。水泵采用定頻方案。冷卻系統原理圖見圖2，閥門1～4開啟，5、6關閉。系統硬件參數見表2(為方便計算，不計備份機組)。

圖2 冷卻系統原理

為提高冷卻系統能效，案例數據中心擬在原設計的的硬件基礎上，追加投資120×104元，更換變頻水泵，對系統在冬季的運行邏輯進行調整，加入“Free Cooling”運行模式(方案二)。該系統在夏季的運行方式與方案一相同，采用冷水機組制冷，冷卻塔散熱；過渡季采用冷水機組與“Free-Cooling”共同運行的模式；冬季則完全采用Free-Cooling運行模式?！癋ree Cooling”在外界濕球溫度低于0 ℃時開啟，冷水機

表2 冷卻系統概況

組停止運行，經冷卻塔流出的的冷卻水和從室內精密空調流出的工質在板式換熱器內進行熱交換，將機房內的熱量帶走。在此過程閥門1～4關閉，5、6開啟，冷水機組保持關閉，僅冷卻塔、水泵及室內精密空調保持運行。當外界濕球溫度高于0 ℃時，“Free Cooling”無法滿足數據中心設計制冷需求，此時冷水機組開始間歇工作，系統逐步變回傳統的冷水空調制冷模式。

3 案例數據中污染物排放與環境成本計算方法

3.1 全生命周期與污染物排放研究范圍定義

按照通行的建筑生命周期分析方法，本文將數據中心建筑的全周期環境影響分為建筑本身及其設備的原材料生產加工、運輸建造、運行維護和最終拆除4個主要階段進行研究。環境影響中所考量的污染物排放主要包括CO2e(二氧化碳等價物，包括CO2、SF6、CH4、N2O、HFC和PFCs)、NOx、SO2和PM(大氣懸浮顆粒物)(圖3)，其主要來自于材料生產過程的化學反應帶來的直接排放和生產過程中能源消耗所帶來的間接排放兩個方面，直接污染物排放后文逐項分析，間接污染物排放系數見表3。以上污染物在4個階段中的排放數據構成了該數據中的全生命周期環境影響，而通過后文所述的方法，該環境影響被轉化為環境成本的概念進行最終的比較研究。

圖3 數據中心排放來源

數據中心全生命周期污染物j排放量計算公式如下：

Pj=PM，j+PCon，j+POp，j+PDe，j

式中：PM，j為原材料生產加工階段污染物j排放量；PCon，j為運輸建造階段污染物j排放量、POp，j為運行維護階段污染物j排放量；PDe，j為最終拆除階段污染物j排放量。

3.2 原材料生產加工階段污染物排放

原材料生產加工階段污染物排放，發生在其“搖籃到大門(cradle to gate)”全過程。通過追溯單位數量的建材在生產過程中產生的直接與簡介排放，產生該種建材的排放系數，然后結合該種建材的用量，得出其直接排放數據，應注意的是，以上數據已包含了建材的回收再利用的因素，因此往往比新生產該種材料所長生的數據要低。本文中對于基本建筑材料，如水泥、鋼筋等，一般以其重量為使用量單位，而由于統計方法的不同，門窗空調等復雜建筑構件或設備，則以面積或功率等為基本研究單位。該階段污染物j排放量(PM，j)的計算公式如下：

表3 本例中能源帶使用導致間接污染物排放系數

式中：mi為i類建筑材料/構件的用量；δi為i類建筑材料/構件的浪費率；PFM，j為i類建筑材料/構件對j污染物的排放系數；[tB/ti]為建筑使用壽命與i類建筑材料/構件壽命的比的向上取整值。

本例中建材用量取自該數據中心《建筑材料用量清單》，對應的污染物排放系數則主要通過文獻查詢匯總整理獲得，其中CO2e排放參考文獻 [9-11]的研究數據，其他污染物排放中，鋼材按照2014版《鋼鐵行業清潔生產評價指標體系》[12]標準的下限取值，水泥、銅、鋁等材料按照《“十二五”主要污染物總量減排核算細則》[13]新增產能標準取值，塑料制品按《石油化學工業污染物排放標準》[14]限值計算，對于含有種原材料的建材，則按照其原料混合比進行推算(如預拌混凝土)或用其主料代替(如用銅的數據代替電線)。主要建筑材料的用量及污染物排放系數見表4。

表4 主要建筑材料的用量及污染物排放系數

建筑構件/設備污染物排放按照其組成成分累加而成，方法如下所述。制造過程中。每1 m2雙玻斷橋鋁合金窗按照20.3 kg鋁，16.9 kg玻璃(0.75 m2)計算；冷卻設備材料用量按文獻 [15]提出的總制冷量與系統重量對應關系11.1 kg/kW計算,設備總重量中鋼、銅、鋁的使用比例分別為80.55 %、14.3 %、5.2 %，分別計算后相加，可得冷卻系統制造過程單位制冷量的污染物排放系數；CFL照明設備制造中污染物排放數據計算采用DOE研究報告[16]推薦的平均值52.5 kWh/ Million Lumen-Hours計算，本案例照明面積取建筑面積的80 %，全壽命照明時間為21 900 h，計算可得照明系統制造過程的排放系數；IT設備的生產排放采用簡化算法，其生產過程排放為用電導致的間接排放，每塊芯片/電路板電耗按廣東省2015年平均數據[17]:1.6 kWh/芯片計算，總芯片數量按每臺2 m標準機柜可安裝20臺2U服務器，每臺服務器包括其CPU、內存、主板、存儲在內按6顆主要芯片/電路板計算，計算可得制造每臺機架的污染物排放系數。以上4種建筑構件/設備的排放系數計算結果和設備用量見表5。

表5 主要建筑構件/設備的用量及污染物排放系數

3.3 運輸建造階段污染物排放

運輸建造階段污染物排放(PCon，j)包含建筑材料/構件運輸到施工場地(PCon-T，j)和進行現場施工(PCon-O，j)這個兩個子過程，其中前一子過程的環境影響主要取決于運輸距離和運輸工具，環境影響以直接污染物排放為主，而后一子過程的環境影響主要由施工中機械設備的使用產生，同時產生直接排放和間接排放。材料運輸子過程j污染物排放(PCon-T，j)的計算公式如下：

式中：mi為i類建筑材料/構件的用量；PFCon-T,i為i材料所采用運輸方式對j污染物的排放系數；Di為i材料的運輸距離。本算例中，材料運輸距離使用全國平均值(表5)。運輸方式以國四標準公路重型貨車與柴油為主，用其標準能耗[18]0.844 kWh/tkm計算，其CO2e、SO2、NOx和PM的運輸排放系數分別為：222 g/tkm、0.2 g/tkm、2.9 g/tkm、0.017 g/tkm。

現場施工子過程j污染物排放(PCon-O，j)的計算公式如下：

PCon-O，j=EFCon-O·A·PFCon-O，j

式中：EFCon-O為施工過程能耗系數(kg/m2)；A為建筑面積；PFCon-O，j為施工過程中j污染物的排放系數(kg/kWh)。數據中心施工過程污染物排放主要來自施工現場機械設備能耗帶來的間接排放，施工中造成的直接揚塵則隨施工管理水平的高低而不同，本文未予統計。多層鋼混框架結構建筑的施工能耗約為84.8 kWh/m2[19]，機械設備能耗中，柴油，電力分別占54.62 %和42.92 %，其他來源占2.4 %，忽略不計，由此可算得CO2e、SO2、NOx和PM的施工排放系數分別為：12 216 g/m2、11.2 g/m2、163.3 g/m2和0.97 g/m2。

3.4 建筑運行階段污染物排放

數據中心建筑運行階段的污染物j的排放量POp，j主要來自于其設備運行所需能耗帶來的間接污染物排放(POp-ser，j)，以及少量冷卻設備制冷劑溢散形成的直接污染物排放(POp-fug，co2)兩部分。由前文所述，IT設備、冷卻、照明、供電四大系統能耗占數據中心建筑能耗的絕大部分，也是本階段的主要研究對象。系統運行能耗帶來的污染物j的間接排放(POp-ser，j)計算公式為：

式中：Ei,r為設備i對能源r的年均消耗量；PFr，j為能源r對污染物j的排放系數；T為建筑使用壽命。本例中四大系統所用能源皆為電能，我國電能污染物排放系數見表3。

IT設備按照滿負荷恒定功率進行計算，單個機柜功率9.8 kW，可得全部機柜總功率為7 350 kW，年耗電64.39 GWh，數據中心壽命周期內(50a)總能耗為3 219.3 GWh。

供電及UPS設備的能耗采用簡化算法，按其能耗IT設備總運行能耗的29 %進行計算[1]，則該部分年能耗為18.67 GWh，數據中心壽命周期內總能耗為933 GWh。

照明設備能耗中，照度按GB 50034-2004《建筑照明設計標準》[20]中對主機房的要求500 lx為準，熒光燈發光效率選取DOE推薦的平均值52.5 kWh/ Million Lumen-Hours，日平均照明時間為12 h，則照明系統年耗電E=(500 lx·92000 m2·12·365)/106·2.36 kWh/MillionLumen-Hours=8.46GWh，數據中心壽命周期內總能耗為423 GWh。

冷卻系統能耗使用能效比進行理論計算，能效比隨室外溫度不同而動態變化。本文采用GB 19413-2010《計算機和數據處理機房用單元式空氣調節機》[21]標準中全年能效比的方法進行計算。同時由于建筑保溫較好，室外溫度、照明設備、人員等熱源與IT設備相比比例極小，因此系統冷負荷以IT設備功率為準。冷卻系統的全年能效比(AEER)按下式計算：

式中：AEER為冷卻系統全年能效比；EERi為i工況條件下的能效比；Ti為i工況溫度的分布系數。

冷卻系統中，冷水機組能效比受室外溫度變化影響最大，不同溫度的能效比數據采用大金產品數據為例進行計算。方案二中，由于Free Cooling 的加入，室外溫度低于0℃時冷水機組停止工作，其此時EER為N/A。案例數據中心所在北方某地溫度分布系數和兩組方案中冷水機組相應EER值如表6所示。除此之外，冷卻系統的整體AEER還需考慮冷卻塔、水泵和室內機能耗，將其加入能耗計算后，方案一冷卻系統的全年能效比AEER為3.45，方案二中，室外溫度低于0 ℃時冷水機組能耗為0，此時只考慮其他系統能耗，該階段能效比較高，冷卻系統的全年能效比為4.97。兩組方案中冷卻系統EER與AEER見表7。由此，冷卻系統理論能耗可由設計冷負荷和全年能效比計算而來，方案一理論年能耗為20.06 GWh, 數據中心壽命周期內總能耗為1 003 GWh,方案二的理論年能耗為13.92 GWh, 數據中心壽命周期內總能耗為696 GWh。結合表3中電能排放系數，可得各項污染物排放量。

表7 兩組方案中冷卻系統EER與全年AEER值

冷卻設備制冷劑溢散形成的直接污染(POp-fug,co2)主要來自于冷卻設備安裝與拆除過程產生的集中溢散和使用過程的輕微溢散過程，通過計算，污染物排放將全部轉化為等效CO2，其計算公式為：

3.5 建筑拆除階段污染物排放

數據中心建筑拆除階段j污染物排放量(PDe，j)主要來自于建筑結構和設備的現場拆除過程、廢棄物運輸過程以及最終處理過程?，F場拆除過程排放來自于施工現場機械設備能耗帶來的間接排放，施工直接揚塵受管理水平影響較大，此處不計。污染物j排放PDe-on，j計算公式為：

PDe-on，j=EFDe-on·A·PFDe-on，j

式中：EFDe-on為建筑單位面積現場拆除工作平均能耗(MJ/m2);A為數據中心建筑面積；PFDe-on為現場拆除工作j污染物排放系數(kg/MJ)。按統計數據,破拆設備總能耗約9.6 kWh/m2，絕大部分來自柴油，排放數據使用柴油發送機排放系數。

廢棄物運輸過程污染物排放(PDe-T)的計算方法與3.2節中建筑材料運輸污染物排放的方法相同，運輸距離Di為i類廢棄物從建筑場地到其處理場的平均距離。建筑垃圾運輸距離按處理方式的不同，分為填埋式26 km、焚燒式和回收再利用式46 km兩種，每種建材處理方式的比例見表6所示[23]。建筑垃圾運輸以國四標準公路重型貨車與柴油為主，其排放計算方法見建材運輸部分。

廢棄物最終處理過程污染物排放主要發生在其焚燒或填埋過程(回收再利用過程的排放已在新建筑材料階段得以體現，故本階段不計)，污染物j排放的計算公式為：

式中：Mi為i類廢棄物的質量；Ri,LF為i類廢棄物使用填埋處理方式所占的比例；Ri,I為i類廢棄物使用焚燒方式處理的比例；PFi,LF為i類廢棄物使用填埋處理方式時污染物j的排放系數(kg/kg)；PFi,I為i類廢棄物使用焚燒處理方式時污染物j的排放系數(kg/kg)。最終處理方式在建筑垃圾中所占的比例如表8所示。最終處理過程中，無機物填埋幾乎不產生氣體排放，而回收再利用產生的污染物以已被計入到包含再生材料的建材的生產排放中，所以在此不作計算。建筑垃圾焚燒主要針對塑料等石化產品，假設使用標準垃圾焚燒發電場(熱回收率75 %)[24]對其進行處理，每kg垃圾可產生2.5 kWh電能，此過程中污染物排放與2.5 kWh電能換算而來的減排值抵消后，垃圾焚燒可帶來CO2e、SO2、NOx和PM的排放系數(減排系數)分別為-13.7 g/kg、-0.042 g/kg、-0.033 g/kg和-0.007 g/kg。

表8 建筑垃圾終處理比例

3.6 總環境成本核算

數據中心全生命周期總環境成本為四個階段中各項污染物排所帶來的綜合環境危害的貨幣化表現。數據中心全生命周期總環境成本(C)計算公式如下：

式中:Pj生命周期中j類污染物排放總量，由上文計算而來；CFj為該地區j類污染物環境成本系數(kg/RMB)，由該區域的治污法規、污染物排放權交易市場價格等多種數據綜合而來。由于我國碳交易市場還未完全開放運行，其價格無法完全代表CO2排放的減排、治污成本和帶來的環境社會危害，本文采用歐盟碳排放交易系統的價格作為CO2的環境成本指標，其2014年平均現貨價格核0.0397元人民幣/kg。根據中國環境統計年報2012年數據[25]，綜合考慮治污成本和人民健康成本后，我國SO2與NOx排放的環境成本為12.577元人民幣/kg和12.172元人民幣/kg。PM排放的環境和社會成本采用《2013年全球疾病負擔評估》[26]數據，考慮PM造成的社會醫療成本后，PM排放的環境成本為204.590元人民幣/kg。

4 案例數據中心全生命周期環境成本分析

上文詳細介紹了數據中心全生命周期污染物排放和環境成本，并以案例數據中心為例進行了計算，現設計方案下(方案一)該數據中心各階段污染物排放及其帶來的環境成本見表9所示。經計算，案例數據中心全壽命周期CO2e、SO2、NOx和PM污染物排放分別為4 216 900 t、13 838 t、10 169 t和2 130 t。四種污染物排放中，來自運行階段的排放都占到該污染物總排放量的90 %以上，該階段NOx排放更是占到NOx總排放的99.85 %。該數據中心全周期環境成本為90 100.8萬元，環境成本中98.3 %來自數據中心運行電耗帶來的間接排放，1.68 %來自建筑材料和設備生產與更新，而來自建筑施工和拆除階段的環境成本所占比例極小。總成本中，雖然CO2排放總量最大，但由于多個國際交易體系的建立，使其減排成本逐漸降低，其帶來的環境成本反而之占總成本的19 %，而由于PM對人體的直接危害在今年集中爆發，切中國PM減排任務重難度大，使其環境成本在近年居高不下，此部分環境成本高達總量的48 %，除此之外，來自SO2和NOx的環境成本占總成本的19 %和14 %。

表9 案例數據中心全生命周期排放與環境成本統計(以方案一為例)

在建材生產階段，SO2排放帶來的環境成本占該階段總成本的83.38 %，且其在鋼材、水泥、砌塊和塑料制品等主要建材品種的環境成本中都占有最大比例。建筑施工階段的環境成本主要來自NOx，占該階段總成本的70.5 %，該部分成本主要來源于建材道路運輸中和現場施工機械中所使用的柴油機，其原因在于我國柴油油品現況與柴油機氮氧化物處理技術的瓶頸，隨“國五”柴油標準的全面實施，該部分環境成本將會顯著下降。建筑運行階段的主要環境成本來源于PM排放，其原因在于該階段所用能源為電能，而我國發電以燃煤為主，顆粒物排放是其主要污染之一，本文預測基于我國現階段能源結構數據，而隨著我國煤電除塵技術的提升和可再生能源使用比例的增加，數據中心50 a生命周期中，該階段的PM環境成本會逐步下降。建筑拆除階段的環境成本主要來自NOx，與施工階段類似，其同樣來自現場拆除設備和道路建筑垃圾運輸過程中所用的柴油機，而垃圾焚燒發電技術的提升，也會對該部分環境成本產生抵消效果。

在采用傳統冷水機組冷卻系統(方案一)時，案例數據中心預計年CO2e、SO2、NOx和PM排放分別為84 131.3 t、256.6 t、203 t和42.4 t，產生的總環境成本為1 771.4×104元，其中來自IT設備和冷卻設備的環境成本分別為1 022.2×104元和318.5×104元，其PUE指標為1.73，略低于我國綠色數據中心規范中對新建大型數據中心PU不高于 1.8的要求。如果該數據中心增加120×104元建設投資，冷卻系統加入Free Cooling模式(方案二)，則其PUE指標降低至1.64，其預計年運行CO2e、SO2、NOx和PM排放分別為79 501.7 t、242.5 t、191.9 t、40 t，排放減少來自冷卻設備，環境成本相較方案一減少環境成本97.4×104元(30.6 %)，該數據中心全生命周期可減少環境成本4 873.9×104元。若按照環境成本的降低額，即使不計實際電費節省額，僅1.3年即可收回free cooling設備投資。計算可得，對于該案例數據中心，通過提高供電系統、照明系統能效等方式，其PUE每降低0.1，年預計CO2e、SO2、NOx和PM排放可分別降低4 855 t、14.8 t、11.7 t和2.4 t，合計降低環境成本102.2×104元，全壽命周期環境成本降低5 111.2×104元。案例數據中心年運行階段污染物排放與環境成本見表10所示。

5 結論

通過本文所述的數據中心全生命周期環境成本計算方法和其在案例數據中心上的計算實例，可得出如下結論：

(1)基于我國現階段數據中心建筑模式和能源利用情況，在數據中心全生命周期中，超過95 %的環境成本來自數據中心運行過程電耗所導致的污染物排放，本案例數據中心PUE優于國家綠色數據中心標準，而隨著PUE的增加和數據中心建筑運行壽命的延長，該環境成本的比例還將繼續上升。數據中心主要設備全部依靠電力運行，我國的以煤電為主的能源結構導致了居高的PM和SO2排放，這也是該部分環境成本高企的重要原因。當然，本研究中IT設備采用額訂功率滿負荷運行，實際情況中IT設備能耗隨數據處理需求實時波動，所帶來的IT設備和冷卻系統運行環境成本都要小于本算例結果。

(2)由于數據中心建筑的特殊性，其建筑本身帶來環境成本所占比例較小。本案例中建筑本身帶來環境成本僅與數據中心運行一年所帶來的環境成本相當。且來自建筑材料生產、運輸、建筑施工等環節的環境影響主要受我國鋼鐵、水泥工業和柴油提煉工業的制約，此部分環境影響會隨以上行業節能減排標準的逐步實施和完善而逐漸減小。通過優化建筑設計在環境成本節約上，可通過節約鋼材等關鍵建材用量，起到有限的作用。

表10 案例數據中心年運行階段排放與環境成本統計

(3)數據中心節能增效可帶來巨大的環境收益。以IT設備為例，750臺機架運行帶來的年環境成本高達1 000×104元以上，而沒六年更新一次IT設備所帶來的環境成本僅為20.6×104元，以新IT設備相同計算能力下比老設備節能30 %計算，每次更新IT設備節省的年環境成本可達300×104元以上。同時，經上文計算，投資冷卻設備提高其能效，也可節省巨額的環境成本。

本研究通過介紹數據中心全生命周期環境成本計算方法并通過案例數據中心的應用，在全生命周期長度層面，對數據中心的污染物排放和環境成本特性進行了全面闡述。通過冷卻系統改造案例對提高數據中心能效所起的巨大作用進行了分析和研究。當然，本研究采用簡化靜態模型，現實中，數據中心環境成本還受周圍環境溫度變化、IT設備能效進步、能源結構調整帶來的減排效應和全球污染物排放成本價格浮動等諸多因素的動態影響。今后的研究中，應對以上影響因素逐項分析并建立動態方程，方可對數據中心類建筑全生命周期環境成本進行更詳細準確的解讀。