数据中心建设有学问！看百度怎样建低能耗数据中心

数据建设百度低能耗

佘颖 | 2017-07-05 11:17

【数据猿导读】人工智能、大数据、云计算这些词汇有多热，已经不需要再强调了。但很少有人知道，支撑这些高科技的数据中心才是真正的热——几十万台服务器集中在一起高速运算，机房温度经常超过40摄氏度，堪比桑拿天。

节能减排，不仅是传统产业的紧迫任务，支撑人工智能、云计算等新兴产业的数据中心同样面临这一问题。近日，记者走进“百度云计算(阳泉)中心”。这里目前基本实现了自然降温，全年约96%的时间无需开空调机组制冷。因此成为国内唯一一个通过工信部和绿色网格组织(TGG)绿色数据中心设计、运营双5A认证的数据中心。

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数据中心的楼顶上装着一排排蓝色的光伏板，太阳能光伏发电直接为服务器供电，即发即用。记者佘颖摄

人工智能、大数据、云计算这些词汇有多热，已经不需要再强调了。但很少有人知道，支撑这些高科技的数据中心才是真正的热——几十万台服务器集中在一起高速运算，机房温度经常超过40摄氏度，堪比桑拿天。

可想而知，为服务器降温、保障服务器运转所需的能耗也是个大数字。据业内人士介绍，如果不作任何技术改进，一处数据中心的能耗很可能就超过一座30万人的县城。

有没有高效、自然凉的数据中心呢还真有。

百度云计算(阳泉)中心，这是我国目前唯一一处基本实现了自然降温的数据中心，全年约96%的时间无需开空调机组制冷。阳泉中心也因此成为国内唯一一个通过了工信部和绿色网格组织(TGG)绿色数据中心设计、运营双5A认证的数据中心。

利用清洁能源免费冷却

一年省下的电，足够供应一座13万户家庭的小城市。

在山西省阳泉市市郊一片光秃秃的山坳里，有一栋流线型的建筑，这就是百度云计算(阳泉)中心。它于2012年动工，服务器设计装机规模超过16万台。2014年，数据中心正式投入使用，“百度大脑”的计算能力，很大一部分就来自阳泉。

阳泉是一座小城，依煤而生，曾经有60%至70%的人生活与煤矿有关，至今煤矿仍是阳泉的主导产业。煤电价格便宜，是百度将数据中心设置在此的原因之一，但数据中心并没有因此而肆意浪费电能，相反，他们引入了多种清洁能源。

人工智能的服务器极其昂贵，一组整机柜成本接近100万元。记者数了数，在一间普通教室那么大的房子里，一排15组整机柜，一共8排。算下来，仅这间房子里的服务器价值就超过1.2亿元。

按说这么金贵的仪器，机房连灰尘都不能有，更不要说水了，但记者竟然在屋顶发现了西瓜那么粗的水管。

“这是百度自主研发的OCU(顶置冷却Overhead Cooling Unit)新型空调末端和水侧免费冷却系统。”阳泉数据中心资深系统工程师黄民民用一张动图进行了介绍。简单说，就是通过在服务器整机柜顶端加装末端送风系统，利用空气对流原理，让服务器排出的热风上升，通过水冷系统后，变成冷风，自然下沉，形成循环。

听起来简单，但运用的都是高科技。此前，各企业普遍靠空调给服务器降温，昼夜不停，因为服务器金贵，既不能热着，也不能吹着。如果使用室外的空气直接吹，就会对服务器造成空气污染和腐蚀。百度使用了AHU(Air Handle Unit)风墙冷却技术，结合百度自主研发的高温耐腐蚀服务器，在40多摄氏度高温仍然能够正常运行，可全年实现风侧免费冷却。

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数据中心楼下的污水处理装置。利用这套独创的数据中心污水回收再利用技术，约60%的废水能够实现再利用。记者佘颖摄

水是宝贵的资源，冷却用过的水更不能轻易浪费。数据中心的楼下就像一座小型污水处理厂，配置了各种过滤装置、自动加药器。这在国内其他数据中心很少见到。利用这套独创的数据中心污水回收再利用技术，约60%的废水能够实现再利用。算下来，数据中心园区年均节水量可达48万吨，相当于4000多户居民一年的用水量。

水、风、太阳能，各种绿色资源都被运用在数据中心。数据中心的楼顶上装着一排排蓝色的光伏片，太阳能光伏发电直接给服务器供电，即发即用。今年，数据中心又签约风力发电2600万千瓦时。光伏与风电等清洁能源技术的使用，使得阳泉数据中心全年二氧化碳减排2.6万吨，相当于142万棵树一年的二氧化碳吸收量。

作为一家高科技企业，百度的系统优化更是拿手本事。例如，百度云采取了分层存储方式，经常被调取的资料位于上层，80%的冷数据位于下层，在不影响数据响应速度的前提下，自然减少了运算量。

“整个园区采用了百度400多项国际、国内技术专利，全年约96%的时间无需开空调压缩机，就能实现自然凉，即免费冷却”。黄民民说，“等到全部建成后，阳泉中心年节约用电量可达2.5亿千瓦时，相当于13万户家庭全年的用电量”。

节能的同时，数据中心也省下了不少钱，让消费者得了实惠。比如目前国内唯一一个还在免费为网民提供私人云服务的百度网盘，如果不是因为这400多项技术改进，成本将比现在增加3倍至4倍。

新兴产业需加速节能减排

我国数据中心总体能耗偏高，需在一年内将PUE值降低13.29%。

节能减排，不仅是传统产业的紧迫任务，新兴产业同样面临这一问题。

中国信息通信研究院产业与规划研究所云计算与大数据研究部副主任唐炜表示，当前大数据已上升为国家战略，我国逐步进入数字经济时代，并由政府推动数据共享和流通，激活了大数据产业新动能。数据产业成为风口的同时，也让数据中心的节能减排变得愈发重要。

我国此前的数据中心主要由移动、联通、电信等运营商建设。随着云服务市场的兴起，不少民营企业也意识到数据中心的重要性。阿里巴巴、百度、腾讯和一些量级较轻的公司都加大马力建设数据中心。

潮水般涌入的社会资本，加上原本就大手笔的国有运营商，让数据中心建设成为“高速赛道”。贵州、云南、宁夏、内蒙古、重庆、山西各地政府，特别是欠发达地区，纷纷将数据中心作为新兴产业的标志性基础设施，积极引进，大力建设。《2016-2017年中国IDC产业发展研究报告》显示，2016年我国数据中心市场总规模为714.5亿元，同比增长37.8%。这个数字远高于全球17.5%的平均增速。

特别需要注意的是，因为“三去一降一补”等压力，2016年转型进入IDC(互联网数据中心)领域的传统企业数量进一步增长。房地产业、纺织业、材料制造与加工业、机械制造业等传统企业在厂房、水电等基础设施方面具有一定优势，可以为数据中心提供起步条件，但这些转型而来的数据中心在节能减排方面又面临更多困难。

与国际先进水平相比，我国数据中心总体能耗水平一直偏高。住房和城乡建设部2015年12月颁布的《绿色数据中心建筑评价技术细则》规定，数据中心设计PUE值应小于等于2.0。PUE值是国际上判断数据中心能耗的通用标准，我国2.0的标准代表着每消耗2千瓦时电，就有1千瓦时用于系统消耗，另一半才用于计算本身。

作为对比，2014年“绿色网格”发布的国际平均水平就已经达到1.7。目前，国内新建的数据中心平均PUE为1.73。也就是说，每消耗1.73千瓦时电，就有0.73千瓦时用于系统消耗。如果再考虑到此前大规模建设的数据中心技术相对落后，我国数据中心的能源浪费将更加惊人。2010年时，有业内媒体推算，当时我国数据中心机房消耗的空调冷却系统的能量至少为84亿千瓦时，这意味着为服务器提供冷却的机房空调系统能耗大约能达到我国空调设备每年总能耗的四分之一。

当然，我国有部分数据中心已经走进世界先进行列，比如百度阳泉中心模组2016年年均PUE为1.11，意味着每消耗1.11千瓦时电，只有0.11千瓦时用于系统消耗。但这样的绿色数据中心仍是少数。因此，工信部信息通信发展司政策与标准处处长黄业晶建议，我国需加快绿色数据中心技术研发应用，加快绿色数据中心产业生态建设，并抓紧修订绿色数据中心标准。

留给新数据中心的时间已经不多。2016年12月份出台的《“十三五”国家信息化规划》提出的目标是，到2018年，云计算和物联网原始创新能力显著增强，新建大型云计算数据中心电能使用效率(PUE)值不高于1.5;到2020年，形成具有国际竞争力的云计算和物联网产业体系，新建大型云计算数据中心PUE值不高于1.4。要在一年时间里，将PUE值降低13.29%，对于数据中心建设者来说，将是巨大的挑战。

来源：经济日报

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