我国绿色数据中心的政策、标准与发展展望

李国柱，赵乃妮，郭阳，王清勤，崔美华

(1.中国建筑科学研究院有限公司；2.沈阳建筑大学市政与环境工程学院；3.国家建筑工程技术研究中心)

1 背景

然而，随着数据中心的建设量和建设规模的不断扩大，除了数据中心存在的高能耗、高费用、高污染等问题之外[1-2]，土地、水、材料等资源消耗问题和空置率高、能源利用效率低等浪费问题日益显现[3-4]。如何降低数据中心能源和资源消耗已成为业界关注的热点问题。2015年，我国提出“创新、协调、绿色、开放、共享”的五大发展理念，“绿色”成为各行各业探索和发展的重要方向，因而数据中心迎来绿色发展新机遇，绿色数据中心成为当前数据中心建设的重要理念。

建设绿色数据中心，既是新时代数据中心发展的机遇，同时也是一项新挑战。在2008 年，黄锴[5]等学者即提出IT 行业中通常以关注于IT 设备和IT 基础设施能效的狭义绿色数据中心为讨论对象。时至今日，大多数研究和实践仍将降低数据中心能耗作为绿色数据中心的衡量重点。虽然降低能耗是绿色数据中心的一个重要方面，但笔者认为，数据中心绿色化是一个系统性的工程，并非仅能耗降低即可称之为“绿色数据中心”。在绿色数据中心提出之后，学者即开展了很多关于绿色数据中心的讨论[6-13]。但如何界定数据中心的“绿”、哪些技术和指标来支撑和衡量数据中心的“绿”、怎样系统化和合理化地将绿色技术应用于各类型数据中心、数据中心项目全生命期（从规划、设计、施工到运行维护）均保持“绿”等诸多问题，始终是绿色数据中心发展过程中需要不断研究的问题。

2 绿色数据中心内涵与定义

“绿色”概念较为宏观、抽象，其应用在不同领域即有不同内涵，例如绿色食品、绿色金融、绿色建材、绿色照明等等。要建设和发展绿色数据中心，首先就要明确什么是绿色数据中心。在工程建设领域，冠之以“绿色”且与绿色数据中心相接近的理念有先例可循。我国于2006 年发布了国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2006，并于2014年和2019 年分别发布了2 次修订版，历经10 余年的发展和实践，绿色建筑的内涵和理念已成熟，可供绿色数据中心参考。绿色建筑的最初定义为“在全寿命期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑”，在2019 年发布的《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2019 中，将绿色建筑定义进行了修改，为“在全寿命期内，节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑”。两个定义是基于绿色建筑发展和实践总结出来的。无论是哪个定义，都体现出了绿色建筑的全过程性（全寿命期）和使用空间功能性（健康、适用、高效），以及与资源节约（节能、节地、节水、节材）和环境保护（保护环境、减少污染、与自然和谐共生）的紧密关联性，缺少任何一个属性及其包含的元素，都不能称之为绿色建筑。

降低能耗是绿色数据中心的特征之一，也是数据中心朝向绿色发展的最直接驱动力。例如，美国于1973 年实行联邦政府能源管理计划（Federal Energy Management Program，FEMP），并在劳伦斯伯克利国家实验室成立专家中心专门研究数据中心能效问题，1992 年美国环保署启动“能源之星”计划以及2010 年美国联邦政府开展的联邦数据中心整合计划等，均以降低数据中心能耗为目的[14]；我国同样出台多项政策文件旨在降低数据中心能耗。除能源消耗大之外，数据中心的用水消耗量也不容忽视，节水不仅是环保的要求，也是节约运营成本的重要因素。民用建筑集中空调系统的总耗水量不大，但数据中心全年供冷，耗水量居高不下，主要体现在冷却塔用水、蒸发冷却用水、加湿用水、日常用水等方面[15]。除此之外，数据中心建设过程中的土地合理规划使用、环境影响、建筑特征、人文关怀等等，都是“绿色”所要考虑的 内容[10]。

表1 给出了来自不同技术标准中的绿色数据中心的定义，从中可以看出，绿色数据中心的定义尚未统一。虽然不同归口机构在各自领域角度对绿色数据中心给出了不同的定义，但其定义中所包含的内涵特征是相似的，即：绿色数据中心在全生命期内，具有运行可靠、资源节约（特征词：节能、节地、节水、节材）、能效提高（特征词：提高能源利用效率）、环境友好（特征词：保护环境、减少污染、与自然和谐共生、最小化的环境影响）和人员关怀（特征词：安全、可靠、健康、提供适用和高效的使用空间）等特征。

3 绿色数据中心发展的推动政策

政策在引导和推进绿色数据中心发展过程中起到了重要作用。表2 为我国鼓励和支持绿色数据中心发展的主要政策及内容。在绿色数据中心推进过程中，公共机构承担了“政府先行”的角色，《工业节能“十二五”规划》开启了我国数据中心的绿色化建设，随后开展绿色数据中心试点，并从2016 年起发布《绿色数据中心先进适用技术产品目录》指导绿色数据中心技术应用。通过系列政策，形成了起步引领、试点并行、技术推广、绿色改造、标准制订等多方位绿色数据中心发展态势。

4 我国绿色数据中心相关技术标准

建设行业和IT 行业都已意识到绿色数据中心的重要性，围绕绿色数据中心引发了诸多的讨论。国外虽然具有绿色数据中心相关标准[4,16]，但在我国绿色数据中心发展初期，并没有针对绿色数据中心的衡量标准。行业从业者意识到“绿色数据中心的本质不是简单地购买新一代产品，最高效的数据中心不一定就是绿色的”[17]，但什么是绿色数据中心、绿色数据中心应该参照什么标准来设计和建设等问题却没有公认的答案。

校园尺度上，地方满意度和地方依恋维度均值(3.93)大于量表总均值；地方认同维度均值(3.83)较低，此维度所有测量项的得分均值均小于量表总均值。说明留学生对云南大学的自然与物质文化环境和社交环境有较高的感知，而对学校功能环境的评价相对较低。

表1 绿色数据中心相关定义

表2 绿色数据中心发展的支持政策

图1 《细则》技术内容

表3 《细则》对绿色数据中心建筑的等级划分与评定条件

随着我国工业和信息化部等相关部门发布了相关政策，提出建立健全绿色数据中心标准评价体系并实施绿色数据中心试点，在行业发展技术需求和政策支持等综合推进下，相关行业从业者和研究者通过研究论证，逐步明晰了绿色数据中心的界定，并形成了相关技术标准[18-20]，对于促进我国绿色数据中心规范化和标准化发展奠定了重要基础。

4.1 相关技术标准基本要求

4.1.1 住房和城乡建设部《绿色数据中心建筑评价技术细则》

建筑作为数据中心最重要载体和基础设施，其规划、设计、选材、建造决定了数据中心后续节能技术的选用以及改建扩容能力，为此2015 年12 月，住房城乡建设部印发了《绿色数据中心建筑评价技术细则》（简称《细则》），其适用范围定为新建、改建、扩建的数据中心建筑评价。

图1 为《细则》的技术内容，可见其对绿色数据中心建筑的评价指标划分为节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量、施工管理、运营管理7 类，并设置加分项以鼓励数据中心建筑的提高与创新。

《细则》通过控制项评价，对项目各类指标基本要求进行评定，通过评分项对各类指标水平进行评定打分，通过加分项对其性能提高和创新水平进行评定，最终通过各章得分加权汇总，计算出项目总得分，在满足基本要求的前提下，根据总得分判定绿色数据中心建筑的星级，《细则》对绿色数据中心等级划分与评定条件见表3 所示。

4.1.2 中国电子学会标准《绿色数据中心评估准则》T/CIE 049-2018

图2 《准则》规定的评估体系

《工业和信息化部 国家机关事务管理局 国家能源局关于加强绿色数据中心建设指导意见（工信部联节〔2019〕24号）》中提出“建立自我评价、社会评价和政府引导相结合的绿色数据中心评价机制”，并“遴选绿色数据中心优秀典型”。为了落实该意见，为绿色数据中心评价提供标准依据，工业和信息化部节能与综合利用司提出并由中国电子学会组织，于2018 年5 月5 日发布了中国电子学会标准《绿色数据中心评估准则》T/CIE 049-2018（简称《准则》）。《准则》适用于绿色数据中心的评估，各类规模和业务领域的数据中心均可作为评估对象。

《准则》规定了绿色数据中心在电能使用效率、节能措施、能源管理制度、水资源利用、资源循环利用、有害物质控制、可再生能源利用和基础设施环境方面应满足的要求，见图2 所示。《准则》中8 个评估单元和加分项得分的满分为110 分，根据实际得分进行分级。表4显示了绿色数据中心的等级划分及其对应的分数范围，其中，一级为最高等级，三级为最低等级。

4.1.3 中国建筑学会标准《绿色数据中心评价标准》T/ASC 05-2019

为贯彻执行节约资源和保护环境的国家技术经济政策，推进数据中心的绿色化发展，中国建筑科学研究院有限公司牵头制定了中国建筑学会标准《绿色数据中心评价标准》T/ASC 05-2019（简称《标准》），《标准》于2019 年12 月31 日发布，2020 年3 月1 日实施。《标准》适用于新建、改建、扩建及既有数据中心绿色性能的评价。

《标准》规定，绿色数据中心评价指标体系由总体规划及设计、供配电系统、制冷系统、智能化系统与信息系统、运行维护管理五类指标组成（评价指标体系见图3 所示），每类指标包括控制项和评分项。在此基础上还设置提升与创新。进行绿色数据中心评价，应先评审是否满足控制项的要求，参评的控制项应全部满足要求。控制项的评定结果为满足或不满足，评分项和加分项评定结果为分值。绿色数据中心评价分为三星级、四星级、五星级三个等级，三个等级的绿色数据中心都应满足本标准所有控制项的要求，且每类指标的评分项得分不应小于40 分。当绿色数据中心总得分分别达到50 分、60 分、80 分时，绿色数据中心等级分别为三星级、四星级、五星级（见表5）。

图3 《标准》评价指标体系

表4 《准则》对绿色数据中心的等级划分

表5 《标准》对绿色数据中心的等级划分与评定条件

4.2 讨论

三部绿色数据中心的技术标准均为评价类标准，即通过采用的技术措施来计算总得分，进而评定是否为绿色数据中心以及达到的等级。利用技术标准进行“评级”有助于推进绿色数据中心建设，也有助于绿色数据中心的差异化建设。

《细则》的编制任务由住房城乡建设部下达，是我国发布较早的绿色数据中心建设指导性标准，在一定程度上解决了绿色数据中心无标准可循的状态。《细则》继承了绿色建筑“四节一环保”的指标结构体系，评价指标相对均衡。考虑了绿色数据中心建筑的施工，也考虑了数据中心辅助区（办公室、会议室等）室内环境、数据中心场地等要求，技术要求较为全面。但其侧重数据中心建筑本身，对数据中心内部的IT 设施性能考虑欠缺，且由于其发布时间较早，新涌现的冷却新技术体现不足。

《准则》是受工业和信息化部委托编制的绿色数据中心评价性标准[21]，可用于数据中心运维服务方的自我评估、第三方评估机构的外部评估及咨询机构的诊断评估，还可用于指导绿色数据中心的建设、运维和改进。从《准则》的评价指标和内容来看，其既包括数据中心建筑的要求，还包括IT 设备节能的要求。但其对数据中心“人员关怀”方面未予以要求。数据中心内常有人员值守维护及巡检，笔者认为，绿色数据中心应同时考虑运维人员对安全、舒适、便捷、健康等方面的需求。

《标准》为目前最新的绿色数据中心评价类标准，其技术内容考虑相对较全，在数据中心节能和资源节约基础上，还对员工交通出行、数据中心场地热岛强度、数据中心余热回收、碳排放等提出了具体要求，特别突出了绿色数据中心的智能化和信息化。

整体来看，三部标准基本涵盖了本文所述的绿色数据中心的内涵，但不同标准所属不同性质的单位归口，其各自站在自身角度强调绿色数据中心的内涵和技术体系，所强调的重点有所不同。此外，目前绿色数据中心技术标准类型单一、不成体系。

5 发展展望

“新基建”背景下，数据中心作为重要的基础设施必将迎来更进一步的发展，加之国家提出的绿色发展理念，对于数据中心的绿色化发展提出了更高的要求。绿色数据中心是一项多方参与的持续性工作，不同发展阶段都会产生新理念、新技术、新模式，也会遇到新问题和新挑战。我国绿色数据中心经历了理念提出、政策推动、业界讨论、技术研究到现阶段的标准化发展等多个阶段，但总体看我国绿色数据中心的发展仍处在初级阶段。政策、标准、技术、产品、实践等方面尚需要进一步研究和发展。

①政策引领方面，结合数据中心发展现状和国家发展规划，系统规划绿色数据中心的发展方向和发展重点，研究制订绿色数据中心发展路线和重点政策，引导绿色数据中心发展。

②标准体系方面，以国家和行业标准引领、其他标准（地方标准、团体标准、企业标准）补充为原则，研究构建绿色数据中心的顶层标准体系，研编重点标准，并持续补充和完善标准体系中的其他标准。

③技术产品方面，开展共性关键技术研究和重点产品研发，包括绿色数据中心性能提升技术、高性能设施设备开发、绿色运营管理等。

④项目实践方面，借鉴绿色建筑“以评促建”的发展模式，推广绿色数据中心评价，以此引导和促进绿色数据中心项目及相关产业的发展，并定期从项目实践中总结绿色数据中心发展经验和不足。