我國綠色數據中心的政策、標準與發展展望

李國柱，趙乃妮，郭陽，王清勤，崔美華

(1.中國建筑科學研究院有限公司；2.沈陽建筑大學市政與環境工程學院；3.國家建筑工程技術研究中心)

1 背景

然而，隨著數據中心的建設量和建設規模的不斷擴大，除了數據中心存在的高能耗、高費用、高污染等問題之外[1-2]，土地、水、材料等資源消耗問題和空置率高、能源利用效率低等浪費問題日益顯現[3-4]。如何降低數據中心能源和資源消耗已成為業界關注的熱點問題。2015年，我國提出“創新、協調、綠色、開放、共享”的五大發展理念，“綠色”成為各行各業探索和發展的重要方向，因而數據中心迎來綠色發展新機遇，綠色數據中心成為當前數據中心建設的重要理念。

建設綠色數據中心，既是新時代數據中心發展的機遇，同時也是一項新挑戰。在2008 年，黃鍇[5]等學者即提出IT 行業中通常以關注于IT 設備和IT 基礎設施能效的狹義綠色數據中心為討論對象。時至今日，大多數研究和實踐仍將降低數據中心能耗作為綠色數據中心的衡量重點。雖然降低能耗是綠色數據中心的一個重要方面，但筆者認為，數據中心綠色化是一個系統性的工程，并非僅能耗降低即可稱之為“綠色數據中心”。在綠色數據中心提出之后，學者即開展了很多關于綠色數據中心的討論[6-13]。但如何界定數據中心的“綠”、哪些技術和指標來支撐和衡量數據中心的“綠”、怎樣系統化和合理化地將綠色技術應用于各類型數據中心、數據中心項目全生命期（從規劃、設計、施工到運行維護）均保持“綠”等諸多問題，始終是綠色數據中心發展過程中需要不斷研究的問題。

2 綠色數據中心內涵與定義

“綠色”概念較為宏觀、抽象，其應用在不同領域即有不同內涵，例如綠色食品、綠色金融、綠色建材、綠色照明等等。要建設和發展綠色數據中心，首先就要明確什么是綠色數據中心。在工程建設領域，冠之以“綠色”且與綠色數據中心相接近的理念有先例可循。我國于2006 年發布了國家標準《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2006，并于2014年和2019 年分別發布了2 次修訂版，歷經10 余年的發展和實踐，綠色建筑的內涵和理念已成熟，可供綠色數據中心參考。綠色建筑的最初定義為“在全壽命期內，最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材）、保護環境、減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑”，在2019 年發布的《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2019 中，將綠色建筑定義進行了修改，為“在全壽命期內，節約資源、保護環境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現人與自然和諧共生的高質量建筑”。兩個定義是基于綠色建筑發展和實踐總結出來的。無論是哪個定義，都體現出了綠色建筑的全過程性（全壽命期）和使用空間功能性（健康、適用、高效），以及與資源節約（節能、節地、節水、節材）和環境保護（保護環境、減少污染、與自然和諧共生）的緊密關聯性，缺少任何一個屬性及其包含的元素，都不能稱之為綠色建筑。

降低能耗是綠色數據中心的特征之一，也是數據中心朝向綠色發展的最直接驅動力。例如，美國于1973 年實行聯邦政府能源管理計劃（Federal Energy Management Program，FEMP），并在勞倫斯伯克利國家實驗室成立專家中心專門研究數據中心能效問題，1992 年美國環保署啟動“能源之星”計劃以及2010 年美國聯邦政府開展的聯邦數據中心整合計劃等，均以降低數據中心能耗為目的[14]；我國同樣出臺多項政策文件旨在降低數據中心能耗。除能源消耗大之外，數據中心的用水消耗量也不容忽視，節水不僅是環保的要求，也是節約運營成本的重要因素。民用建筑集中空調系統的總耗水量不大，但數據中心全年供冷，耗水量居高不下，主要體現在冷卻塔用水、蒸發冷卻用水、加濕用水、日常用水等方面[15]。除此之外，數據中心建設過程中的土地合理規劃使用、環境影響、建筑特征、人文關懷等等，都是“綠色”所要考慮的 內容[10]。

表1 給出了來自不同技術標準中的綠色數據中心的定義，從中可以看出，綠色數據中心的定義尚未統一。雖然不同歸口機構在各自領域角度對綠色數據中心給出了不同的定義，但其定義中所包含的內涵特征是相似的，即：綠色數據中心在全生命期內，具有運行可靠、資源節約（特征詞：節能、節地、節水、節材）、能效提高（特征詞：提高能源利用效率）、環境友好（特征詞：保護環境、減少污染、與自然和諧共生、最小化的環境影響）和人員關懷（特征詞：安全、可靠、健康、提供適用和高效的使用空間）等特征。

3 綠色數據中心發展的推動政策

政策在引導和推進綠色數據中心發展過程中起到了重要作用。表2 為我國鼓勵和支持綠色數據中心發展的主要政策及內容。在綠色數據中心推進過程中，公共機構承擔了“政府先行”的角色，《工業節能“十二五”規劃》開啟了我國數據中心的綠色化建設，隨后開展綠色數據中心試點，并從2016 年起發布《綠色數據中心先進適用技術產品目錄》指導綠色數據中心技術應用。通過系列政策，形成了起步引領、試點并行、技術推廣、綠色改造、標準制訂等多方位綠色數據中心發展態勢。

4 我國綠色數據中心相關技術標準

建設行業和IT 行業都已意識到綠色數據中心的重要性，圍繞綠色數據中心引發了諸多的討論。國外雖然具有綠色數據中心相關標準[4,16]，但在我國綠色數據中心發展初期，并沒有針對綠色數據中心的衡量標準。行業從業者意識到“綠色數據中心的本質不是簡單地購買新一代產品，最高效的數據中心不一定就是綠色的”[17]，但什么是綠色數據中心、綠色數據中心應該參照什么標準來設計和建設等問題卻沒有公認的答案。

校園尺度上，地方滿意度和地方依戀維度均值(3.93)大于量表總均值；地方認同維度均值(3.83)較低，此維度所有測量項的得分均值均小于量表總均值。說明留學生對云南大學的自然與物質文化環境和社交環境有較高的感知，而對學校功能環境的評價相對較低。

表1 綠色數據中心相關定義

表2 綠色數據中心發展的支持政策

圖1 《細則》技術內容

表3 《細則》對綠色數據中心建筑的等級劃分與評定條件

隨著我國工業和信息化部等相關部門發布了相關政策，提出建立健全綠色數據中心標準評價體系并實施綠色數據中心試點，在行業發展技術需求和政策支持等綜合推進下，相關行業從業者和研究者通過研究論證，逐步明晰了綠色數據中心的界定，并形成了相關技術標準[18-20]，對于促進我國綠色數據中心規范化和標準化發展奠定了重要基礎。

4.1 相關技術標準基本要求

4.1.1 住房和城鄉建設部《綠色數據中心建筑評價技術細則》

建筑作為數據中心最重要載體和基礎設施，其規劃、設計、選材、建造決定了數據中心后續節能技術的選用以及改建擴容能力，為此2015 年12 月，住房城鄉建設部印發了《綠色數據中心建筑評價技術細則》（簡稱《細則》），其適用范圍定為新建、改建、擴建的數據中心建筑評價。

圖1 為《細則》的技術內容，可見其對綠色數據中心建筑的評價指標劃分為節地與室外環境、節能與能源利用、節水與水資源利用、節材與材料資源利用、室內環境質量、施工管理、運營管理7 類，并設置加分項以鼓勵數據中心建筑的提高與創新。

《細則》通過控制項評價，對項目各類指標基本要求進行評定，通過評分項對各類指標水平進行評定打分，通過加分項對其性能提高和創新水平進行評定，最終通過各章得分加權匯總，計算出項目總得分，在滿足基本要求的前提下，根據總得分判定綠色數據中心建筑的星級，《細則》對綠色數據中心等級劃分與評定條件見表3 所示。

4.1.2 中國電子學會標準《綠色數據中心評估準則》T/CIE 049-2018

圖2 《準則》規定的評估體系

《工業和信息化部 國家機關事務管理局 國家能源局關于加強綠色數據中心建設指導意見（工信部聯節〔2019〕24號）》中提出“建立自我評價、社會評價和政府引導相結合的綠色數據中心評價機制”，并“遴選綠色數據中心優秀典型”。為了落實該意見，為綠色數據中心評價提供標準依據，工業和信息化部節能與綜合利用司提出并由中國電子學會組織，于2018 年5 月5 日發布了中國電子學會標準《綠色數據中心評估準則》T/CIE 049-2018（簡稱《準則》）?！稖蕜t》適用于綠色數據中心的評估，各類規模和業務領域的數據中心均可作為評估對象。

《準則》規定了綠色數據中心在電能使用效率、節能措施、能源管理制度、水資源利用、資源循環利用、有害物質控制、可再生能源利用和基礎設施環境方面應滿足的要求，見圖2 所示。《準則》中8 個評估單元和加分項得分的滿分為110 分，根據實際得分進行分級。表4顯示了綠色數據中心的等級劃分及其對應的分數范圍，其中，一級為最高等級，三級為最低等級。

4.1.3 中國建筑學會標準《綠色數據中心評價標準》T/ASC 05-2019

為貫徹執行節約資源和保護環境的國家技術經濟政策，推進數據中心的綠色化發展，中國建筑科學研究院有限公司牽頭制定了中國建筑學會標準《綠色數據中心評價標準》T/ASC 05-2019（簡稱《標準》），《標準》于2019 年12 月31 日發布，2020 年3 月1 日實施。《標準》適用于新建、改建、擴建及既有數據中心綠色性能的評價。

《標準》規定，綠色數據中心評價指標體系由總體規劃及設計、供配電系統、制冷系統、智能化系統與信息系統、運行維護管理五類指標組成（評價指標體系見圖3 所示），每類指標包括控制項和評分項。在此基礎上還設置提升與創新。進行綠色數據中心評價，應先評審是否滿足控制項的要求，參評的控制項應全部滿足要求?？刂祈椀脑u定結果為滿足或不滿足，評分項和加分項評定結果為分值。綠色數據中心評價分為三星級、四星級、五星級三個等級，三個等級的綠色數據中心都應滿足本標準所有控制項的要求，且每類指標的評分項得分不應小于40 分。當綠色數據中心總得分分別達到50 分、60 分、80 分時，綠色數據中心等級分別為三星級、四星級、五星級（見表5）。

圖3 《標準》評價指標體系

表4 《準則》對綠色數據中心的等級劃分

表5 《標準》對綠色數據中心的等級劃分與評定條件

4.2 討論

三部綠色數據中心的技術標準均為評價類標準，即通過采用的技術措施來計算總得分，進而評定是否為綠色數據中心以及達到的等級。利用技術標準進行“評級”有助于推進綠色數據中心建設，也有助于綠色數據中心的差異化建設。

《細則》的編制任務由住房城鄉建設部下達，是我國發布較早的綠色數據中心建設指導性標準，在一定程度上解決了綠色數據中心無標準可循的狀態?！都殑t》繼承了綠色建筑“四節一環保”的指標結構體系，評價指標相對均衡?？紤]了綠色數據中心建筑的施工，也考慮了數據中心輔助區（辦公室、會議室等）室內環境、數據中心場地等要求，技術要求較為全面。但其側重數據中心建筑本身，對數據中心內部的IT 設施性能考慮欠缺，且由于其發布時間較早，新涌現的冷卻新技術體現不足。

《準則》是受工業和信息化部委托編制的綠色數據中心評價性標準[21]，可用于數據中心運維服務方的自我評估、第三方評估機構的外部評估及咨詢機構的診斷評估，還可用于指導綠色數據中心的建設、運維和改進。從《準則》的評價指標和內容來看，其既包括數據中心建筑的要求，還包括IT 設備節能的要求。但其對數據中心“人員關懷”方面未予以要求。數據中心內常有人員值守維護及巡檢，筆者認為，綠色數據中心應同時考慮運維人員對安全、舒適、便捷、健康等方面的需求。

《標準》為目前最新的綠色數據中心評價類標準，其技術內容考慮相對較全，在數據中心節能和資源節約基礎上，還對員工交通出行、數據中心場地熱島強度、數據中心余熱回收、碳排放等提出了具體要求，特別突出了綠色數據中心的智能化和信息化。

整體來看，三部標準基本涵蓋了本文所述的綠色數據中心的內涵，但不同標準所屬不同性質的單位歸口，其各自站在自身角度強調綠色數據中心的內涵和技術體系，所強調的重點有所不同。此外，目前綠色數據中心技術標準類型單一、不成體系。

5 發展展望

“新基建”背景下，數據中心作為重要的基礎設施必將迎來更進一步的發展，加之國家提出的綠色發展理念，對于數據中心的綠色化發展提出了更高的要求。綠色數據中心是一項多方參與的持續性工作，不同發展階段都會產生新理念、新技術、新模式，也會遇到新問題和新挑戰。我國綠色數據中心經歷了理念提出、政策推動、業界討論、技術研究到現階段的標準化發展等多個階段，但總體看我國綠色數據中心的發展仍處在初級階段。政策、標準、技術、產品、實踐等方面尚需要進一步研究和發展。

①政策引領方面，結合數據中心發展現狀和國家發展規劃，系統規劃綠色數據中心的發展方向和發展重點，研究制訂綠色數據中心發展路線和重點政策，引導綠色數據中心發展。

②標準體系方面，以國家和行業標準引領、其他標準（地方標準、團體標準、企業標準）補充為原則，研究構建綠色數據中心的頂層標準體系，研編重點標準，并持續補充和完善標準體系中的其他標準。

③技術產品方面，開展共性關鍵技術研究和重點產品研發，包括綠色數據中心性能提升技術、高性能設施設備開發、綠色運營管理等。

④項目實踐方面，借鑒綠色建筑“以評促建”的發展模式，推廣綠色數據中心評價，以此引導和促進綠色數據中心項目及相關產業的發展，并定期從項目實踐中總結綠色數據中心發展經驗和不足。