近年來云端運算的興起，掀起校園數(shù)據(jù)中心的新一波改革浪潮，數(shù)據(jù)中心作為校園信息傳播的中繼站，在校園e化的時代，扮演著舉足輕重的角色。一座新時代的校園數(shù)據(jù)中心，除了要求高穩(wěn)定、高效率、可擴容，更要強調(diào)綠色環(huán)保，對供電、空調(diào)、機柜乃至數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)都有高規(guī)格的要求。

根據(jù)Gartner調(diào)查研究指出，企業(yè)或組織CIO所面臨的機房基礎架構前三大挑戰(zhàn)當中，數(shù)據(jù)量的增長位居第一，除了呼應當前大數(shù)據(jù)的熱門趨勢，也引發(fā)了機房管理挑戰(zhàn)，諸如系統(tǒng)效能、可擴展性，以及居高不下的電力與空調(diào)成本等。研究顯示，和一般辦公室相比，機房的能耗高達辦公室能耗百倍之多。本文將以臺灣聯(lián)合大學綠色機房為例，分享該機房的設計理念、實施手法以及最終成效。

新機房建置的初衷與使命

位于臺灣中部的臺灣聯(lián)合大學，學生人數(shù)超過8000名，是一所教學、研究并重的綜合大學，未來將有兩個校區(qū)，共約77萬平方米。原本位于第一校區(qū)的舊機房，隨著系所規(guī)模與學生人數(shù)的成長，早已無法滿足使用需求。

隨著圖書館數(shù)字媒體典藏的日益增加，信息中心的角色愈來愈重要，臺灣聯(lián)合大學決定將“圖書”與“信息”合二為一，并希望將第二校區(qū)全新的圖資大樓，以綠色環(huán)保的理念建設新機房，為師生提供符合安全、穩(wěn)定、可靠的信息服務，構建年均PUE（Power Usage Effectiveness）值達到1.6的節(jié)能減排機房，爭取成為綠色大學及“溫室氣體減量示范大專院?！?，成為全臺灣大學校院節(jié)能減碳機房的領頭羊，并以此增加學校曝光機會，尋求廠商及各機關的贊助。

“為了配合相關部門及學校將‘全面節(jié)能減排的措施落實，推動聯(lián)合大學成為一所‘溫室氣體減量示范大專院校，我們大力支持這項計劃，在本校第二校區(qū)的圖資大樓六樓，將信息中心機房建設成一座綠色節(jié)能機?！迸_灣聯(lián)合大學校長許銘熙博士分享了當時進行機房建設的愿景與初衷。臺灣法規(guī)對新設或增修計算機機房有以下幾項原則：新設或增修計算機機房，建議采用冷熱信道氣流模式，以降低冷熱空氣混合比例，減少空調(diào)用電；計算機機房機柜的入口溫度應介于20℃～25℃之間，相對濕度應介于40%～55%之間；計算機機房之不間斷電源系統(tǒng)應裝置適當容量或選用模塊化設計辦理。

制定PUE值低于1.6的目標

作為衡量機房能源使用效率的指標，PUE值的定義是：PUE=數(shù)據(jù)中心總用電/IT設備用電。臺灣聯(lián)合大學新建機房以年平均PUE值1.6為目標，直逼黃金級機房PUE 1.43的高水平，大幅超越了教育機構目前針對公辦大學PUE平均值為2.99的要求。在不采用自然冷卻的條件下，達到這個標準難度相當大。

就臺灣聯(lián)合大學一整年的電費支出來看，僅信息中心用電就占了20%～30%，費用相當可觀。建立綠能機房實屬當務之急。臺灣聯(lián)合大學電子工程學系副教授暨信息中心主任陳榮堅表示：“位于聯(lián)合大學第一校區(qū)的舊機房，采用的是傳統(tǒng)的上送風空調(diào)，而且機柜擺設又采取‘前胸貼后背的方式，機柜后方正對著另一組機柜的前方，造成了冷熱混風的問題；而且機柜內(nèi)布線雜亂無章，簡直像瀑布一樣壯觀，導致氣流管理成效不佳，機柜進風口溫度不穩(wěn)定，無法有效降溫。這樣不但使IT設備容易熱宕機，也造成了空調(diào)系統(tǒng)耗能嚴重，增加了無謂的電費開銷?！?/p>

為了徹底擺脫舊機房沉重的歷史包袱，臺灣聯(lián)合大學與廠商充分溝通后，采取了有別于傳統(tǒng)機房設計和實施方法的解決方案，改用高效能與模塊化的機房基礎設施解決方案，向綠色機房之路邁進了一大步。

新機房建設與改善方法

臺灣聯(lián)合大學機房建設項目，包含新圖資大樓信息中心計算機主機房與代管機房的基礎設備建設，具體的項目有：高架地板500型建設；主機機柜、電源管理器；信息設備操控系統(tǒng)（IP-KVM）；機房不間斷電源（UPS）、信息電力配置；機房空調(diào)冰水主機、精密式機柜空調(diào)系統(tǒng)建設；機房光纖主干建設、UTP CAT-6主干配置；機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建設；全自動消防滅火系統(tǒng)建設；防火隔間、門禁、監(jiān)視系統(tǒng)建設；. 計算機教室安全設備建設。

在機房建設初期，場地的規(guī)劃設計十分重要。優(yōu)異的機房規(guī)劃，有助于將機房應用時的修正風險減至最低。有恰當合宜的規(guī)劃，才不致于造成人力、財力與時間的浪費，才能讓日后機房的運營成本大幅度降低。聯(lián)合大學綠色機房規(guī)劃的方向為：能延長使用壽命，優(yōu)化的效能與節(jié)能能力，可彈性擴充的先進設計，符合ISO 27001信息安全要求，能掌握系統(tǒng)的信息，啟用后能實現(xiàn)有效的運營管理。

對于機房的建設，臺灣聯(lián)合大學具有創(chuàng)新的思維。在他們看來，機房既是對內(nèi)的服務單位，也可以是對外的營運單位。臺灣聯(lián)合大學機房在校園中所扮演的角色主要是對內(nèi)提供服務，支持教學研究，提供計算機相關軟硬件、校務行政計算機化、校園網(wǎng)絡服務、技術咨詢與推廣訓練等相關業(yè)務，改善校園信息環(huán)境并加強學校行政信息化。另外還有單一認證賬號密碼管理與 LDAP 及 AD 主機維護、全校教職員生電子郵件主機管理與維護、網(wǎng)絡文件夾主機管理與維護、云端計算機教室主機管理與維護、虛擬主機平臺管理與維護、ISMS相關事宜。

企業(yè)機房通常只對內(nèi)部單位提供服務，但臺灣聯(lián)合大學的機房卻可以從對內(nèi)的服務單位，轉(zhuǎn)換為對外的營運單位。新建機房在對內(nèi)服務之余，還可以對外提供服務，為學校增加額外營收。基于這樣的設計思路，臺灣聯(lián)合大學一開始就把機房的實體空間分開，區(qū)分為兩個獨立房間：一個信息中心主機房，一個代管機房（colocation）。代管機房未來用于代管信息中心以外的服務器，只要校內(nèi)各部門或單位有代管需求，信息部就會將其設備放置在代管機房中。如果其他機關、組織與企業(yè)有租賃需求，代管機房的資源還可以對外開放租賃。陳榮堅主任指出，考慮到未來電費區(qū)分和管理的問題，代管設備與主機房才會在空間上采用直接分隔的方式。它們雖然位于同一層樓，但是不同的房間。不包括操作室和配電室，主機房大約為200平方米，代管機房為100平方米左右。

臺灣聯(lián)合大學數(shù)據(jù)中心設有計算機主機房、代管機房、八間計算機教室，可容納該校信息設備操控系統(tǒng)與光纖骨干等關鍵設施，安全設備。機房有一系列的系統(tǒng)整合方案守護著這些關鍵設備：模塊化不間斷電源系統(tǒng)UPS、精密配電柜、機柜式精密空調(diào)、熱通道封閉技術、模塊化機柜、數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng) DCIM。

臺灣聯(lián)合大學采用了模塊化不間斷電源UPS，可以根據(jù)實際需求彈性擴充，避免初期設備閑置的狀況。其“輕載高效”的特性，使UPS在15%低負載率的情況下，仍然可以達到整機90%高效率，一旦負載率超過40%，整機效率就能達到94%，每個月都能為學校省下一筆可觀的電費。通過兩套UPS并聯(lián)冗余，使電力可靠度等級達到Tier2的水平。

此外，精密配電柜的斷路器也具備熱插拔與擴充設計，不須停機就能隨需擴展。由于能夠偵測各輸出回路電力數(shù)值，對于臺灣聯(lián)合大學實現(xiàn)主機代管業(yè)務，并發(fā)展為企業(yè)租賃的新興運營模式可提供不少幫助。

新機房則通過以下手法，大幅度改善了空調(diào)效率：機柜配置改善，冷熱信道分離，消除傳統(tǒng)機房冷熱混風的現(xiàn)象，選擇“熱通道封閉技術”將熱空氣封閉在熱通道之內(nèi)；傳統(tǒng)的房間式空調(diào)（RoomCool）采用上送風或下送風，而新式的機柜式空調(diào)（RowCool）則是安裝在兩只機柜之間，提供均流的水平送風，針對某些高密度機柜，能夠縮短送風路徑，就近消除熱點，冷風直接被機柜吸入，損耗更少；智能節(jié)能的設計如DC無刷直流風扇自動轉(zhuǎn)速設計等，可以依據(jù)機柜負載率的變化自動調(diào)節(jié)風速；三通閥可做冰水流量控制，亦是空調(diào)節(jié)能的功臣之一；搭配使用蜂巢式門板設計的模塊化機柜，通孔率高達70%以上，具有基本的自散熱能力，進一步優(yōu)化了空調(diào)冷卻效果。