解析:国内外绿色数据中心能耗测量指标

2011-02-18 21:11出处:51cto作者:佚名我要评论

[导读]数据中心节能可以从数据中心建筑群体和数据中心设备设施能源效率两个层面来衡量。在数据中心建筑群体节能体系方面,最具代表性的是美国LEED?

  数据中心节能可以从数据中心建筑群体和数据中心设备设施能源效率两个层面来衡量。在数据中心建筑群体节能体系方面,最具代表性的是美国LEED?绿色建筑认证体系;在数据中心设备设施能源效率方面,最具代表性的是绿色网格组织的PUE值评估。

  我国绿色建筑评价体系

  绿色建筑是在全寿命周期内兼顾资源节约与环境保护的建筑。我国的绿色标识制度主要以《绿色建筑评价标识管理办法》及《绿色建筑评价技术细则》为设计和评判依据,经专家和测评机构(中国绿色建筑与节能委员会)评审通过后,颁发“绿色建筑评价标识”。“绿色建筑评价标识”分为1、2、3星级,3星级为最高级别。我国香港地区主要施行《香港建筑环境评估标准》。该评价体系在借鉴英国BREEAM体系主要框架的基础上,由香港理工大学于1996年制定。它是一套主要针对新建和已使用的办公、住宅建筑的评估体系。该体系旨在评估建筑的整体环境性能表现。其中对建筑环境性能的评价归纳为对场地、材料、能源、水资源、室内环境质量、创新与性能改进六个方面的评价。

  随着我国建筑节能的发展,相应的建筑节能法律法规和标识规范体系正在逐步建立。在法律和法规方面,2007年10月28日颁布了《中华人民共和国节约能源法》,并于2008年4月1日起正式施行。2008年7月23日国务院通过《民用建筑节能条例》,并于2008年10月1日起正式施行。随后又正式颁布了《公共机构节能条例》。在法律和法规方面为建筑节能奠定了基础。

  在建筑设计标准方面,建立了覆盖全国三个气候区的居住建筑和公共建筑的设计标准,包括《公共建筑节能设计标准》(GB50189—2005)、《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26—95)、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134—2001,J116—2001)、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ75—2003,J275—2003)。这些标准为全面开展建筑节能工作奠定了基础。尤其是《公共建筑节能设计标准》的颁布和实施,对我国公共建筑节能的推动和建筑节能工作的开展,对实现“节能减排”的国家战略具有重要意义

  在建筑节能验收和运行管理方面,建立了《建筑节能工程施工质量验收规范》(GB50411—2007)、《空调通风系统运行管理规范》(GB500365—2005)、《北方采暖地区既有居住建筑供热计量及节能改造技术导则》、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则》等标准规范和技术导则,这些为推进建筑节能工作的验收和运行管理提供了依据。

  在建筑节能和绿色建筑评价体系方面,试行《建筑能效测评与标识技术导则》制度,建筑能效标识制度作为建筑节能的推进器,对于提高建筑用能系统的实际运行能效,促进新型节能技术在建筑中的合理应用,有效减低建筑的实际运行能耗具有重要的作用。《建筑能效测评与标识技术导则》引用吸收了国际上建筑能效标识的成果和经验,以我国现行建筑节能设计标准为依据,结合我国建筑节能工作的现状和特点,适用于新建居住和公共建筑以及实施节能改造后的既有建筑能效测评标识方法。《建筑能效测评与标识技术导则》特点是强调建筑节能实际能耗和能效结果控制的测评制度。

  在总结近年来绿色建筑的实践经验,并借鉴国际绿色建筑评价体系的基础上,2006年,我国颁布了第一部《绿色建筑评价标准》(GB/T50378—2006)。该标准是一部多目标、多层次的绿色建筑综合评价体系,该体系从选址、材料、节能、节水、运行管理等多方面,对建筑进行综合评价,其特点是强调设计过程中的节能控制。

  为了支撑现行的测评体系和设计标准,国家有关部门正在组织编写和即将颁布的标准有:《公共建筑节能检验标准》、《节能建筑评价标准》、《公共建筑节能改造技术规程》、《集中供暖系统温控与热计量技术规程》等。这些都为我国新建建筑节能和既有建筑节能改造的规范化管理和实施奠定了很好的基础。

  国外绿色建筑评估体系

  目前国际上的绿色建筑认证体系主要有:LEED(美国)、BREEAM(英国)、CASBE(日本)、Blue Angel(德国、北欧)等。《绿色建筑评估体系》(Leadership in Energy &Environmental Design Building Rating System,LEED?)是目前世界各国建筑环保评估、绿色建筑评估及建筑可持续性评估标准中最完善、最有影响力的评估标准,已成为世界各国建立各自绿色建筑及可持续性评估标准的范本。

  1) 美国绿色建筑评估体系LEED

  LEED?是自愿采用的评估体系标准,主要目的是规范一个完整、准确的绿色建筑概念,防止建筑的滥绿色化,推动建筑的绿色集成技术发展,为建造绿色建筑提供一套可实施的技术路线。LEED?是性能性标准,主要强调建筑在整体、综合性能方面达到“绿化”要求。该标准很少设置硬性指标,各指标间可通过相关调整形成相互补充,以方便使用者根据本地区的技术经济条件建造绿色建筑。

  LEED评估体系及其技术框架由五大方面及若干指标构成,主要从可持续建筑场址、水资源利用、建筑节能与大气、资源与材料、室内空气质量等方面对建筑进行综合考察,评判其对环境的影响,并根据各方面指标综合打分,通过评估的建筑,按分数高低分为白金、金、银、铜4个认证级别,以反映建筑的绿色水平。

  虽然LEED为自愿采用的标准,但自从其发布以来,已被美国48个州和国际上7个国家所采用,美国俄勒冈州、加利福尼亚州、西雅图市已将该标准列为法定强制标准加以实行,美国国务院、环保署、能源部、美国空军、海军等部门也已将其列为所属部门建筑的标准,如美国驻中国大使馆新馆就采用了该标准。国际方面,加拿大政府正在讨论将LEED作为政府建筑的法定标准。中国、澳大利亚、日本、西班牙、法国、印度等国都在对LEED进行深入研究,并在此基础上制定本国绿色建筑的相关标准。

  截止到2009年9月,在美国和世界各地已有3855个工程通过了LEED评估,被认定为绿色建筑;另有25611个工程已注册申请进行LEED绿色建筑评估;每年新注册申请LEED评估的建筑都以20%以上的速度增长。凡通过LEED评估的工程都可获得由美国绿色建筑协会颁发的绿色建筑标识。

  中国国家建设部目前也在借鉴LEED认证标准,现行的《绿色奥运建筑评估体系》、《中国生态住宅技术评估手册》和上海通过的《绿色生态小区导则》也在一定程度上借鉴了LEED认证标准的内容。

  2) 英国绿色建筑评估体系BREEAM

  BREEAM(Building Research Establishment Environmental Assessment Method)体系,是世界上第一个绿色建筑评估体系,由英国建筑研究所于1990年制定。BREEAM体系的目标是减少建筑物对环境的影响。体系涵盖了包括从建筑主体能源到场地生态价值的范围,包括了社会、经济可持续发展的多个方面。这种非官方评估的要求高于建筑规范的要求,有效地降低了建筑对环境的影响。如今,在英国及全世界范围内,BREEAM体系已经得到了各界的认同和支持。

  3) 澳大利亚绿色建筑评估体系NABERS

  ABGRS(Australian Building Greenhouse Rating Scheme)评估体系由澳大利亚新南威尔士州的Sustainable Energy Development Authority(SEDA)发布,它是澳大利亚国内第一个较全面的绿色建筑评估体系,主要针对建筑能耗及温室气体排放进行评估。它通过确定参评建筑的“星值”来评定其对环境影响的等级。

  4) 日本绿色建筑评估体系CASBEE

  CASBEE(建筑物综合环境性能评价)方法,以各种用途、规模的建筑物作为评价对象,从环境效率定义出发进行评价。它试图评价建筑物在限定的环境性能下,通过措施降低环境负荷的效果。CASBEE采用5分评价制度。

  5) 德国可持续建筑认证体系DGNB

  德国可持续建筑认证体系,由德国可持续建筑委员会(DGNB)组织和德国建筑行业的专业人士共同开发。DGNB覆盖了建筑行业的整个产业链,并致力于为建筑行业的未来发展指明方向。其2008年版仅对办公建筑和政府建筑进行认证。

  数据中心能源效率指标

  1. PUE和DCiE

  当前,测量数据中心的能耗指标主要有:电能使用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)和数据中心基础架构效率(Data Center Infrastructure Efficiency,DCiE)。

  这两种指标都考虑了数据中心的供电、散热系统和IT设备所各自消耗的能量,得到了The Green Grid(绿色网格)组织的支持。这个组织是2006年为专门开发数据中心能效及生产力测量体系而组建的,具有一定的影响力。

  The Green Grid 定义了这两种指标的具体计算方式:

  (1) PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗,PUE是一个比率,基准是2,越接近1表明能效水平越好。

  (2) DCiE=IT设备能耗/数据中心总设备能耗×100%,DCiE是一个百分比值,数值越大越好。

  根据The Green Grid的研究报告,测量数据中心IT设备能耗的最有效的方法是测量机房PDU(Power Distribution Units)的输出电量,它表示出数据中心向服务器机柜输送的总电力。

  目前,PUE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。据统计,国际上先进机房的PUE值可以达到1.7,而我国的PUE平均值则在2.5以上。特别是中小规模的机房,PUE值更高,测量数值普遍在3左右。这说明有大量的电能实际都被电源、制冷、散热这些设备给消耗了,而用于IT设备的电能很少。

  2. IT设备的能效比

  IT设备能效比=IT设备每秒的数据处理流量/IT设备的能耗。

  IT设备主要是指服务器、存储等设备。IT设备能效比越高,意味着IT设备每消耗单位电能,所能处理、存储和交换的数据量越大。较高的IT设备能效比带来的另一个好处是,可以大幅度地降低与数据中心机房配套的UPS和空调系统的容量及能耗,从而达到节能、节省投资和节省数据中心机房安装面积的目的。因此,当用户选择服务器或存储设备时,不仅需要了解各种产品在满负荷运行时的能耗大小和效率高低,还要了解这些设备在轻负荷运行时的实际能耗和效率。

  目前,我国已将服务器的节能指标纳入国家节能规划体系中。它标志着我国在推进服务器节能方面已进入到一个崭新的阶段。

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