数据中心建筑全生命周期环境成本评价与案例分析

朱子尚 , 芦 岩, 赵旭东 , 孙燕怡

(1. 中国建筑科学研究院, 北京 100013； 2. 英国赫尔大学工程学院， 英国 HU67RX;3. 英国诺丁汉大学建筑环境学院， 英国 NG72RD)

1 数据中心环境成本介绍与研究概要

1.1 数据中心能耗与环境影响概述

随着互联网和通信行业的发展，数据中心这种容纳计算机服务器及其一切供电、冷却等保障设备的建筑形式开始成为整个行业重要的组成部分[1]，其建设数量和规模都呈快速增长的趋势。全球现有数据中心类建筑350×104个以上，其中大部分均是拥有少于5台机柜，使用面积100 m2以下的小微型中心。截止到2014年，欧洲与美国已分别建成超过1 000座大型计算中心(以单个中心超过200台机柜计算)，我国也拥有150余座同类设施，同时在建与待建数量直线上升[2-3]。研究数据显示，从2000～2005年，该领域电力消耗增长了一倍，并在2005～2010年间继续增长56 %[4]。截止到2010年，数据中心能耗占全球电力总消耗的1.3 %，占中国电力消耗的1 %左右[5]。按此发展趋势，到2020年，仅欧洲的数据中心就将消耗至少104TWh电力，全球数据中心能耗将占人类社会总能耗的15～20 %[6]。数据中心能耗主要来自于IT设备能耗和建筑系统能耗，后者包括制冷、通风、照明、变电等设备，在这其中，IT设备本身与制冷平均能耗分别占总能耗的44 %与40 %。按常用的PUE指标来说，常见数据中心PUE值介于1.3～3.0， 其中老项目PUE常常高于3，而欧美新数据中心项目平均值为1.8～1.89，个别项目甚至低于1.6[7]。中国则在2015年提出的绿色数据评价技术细则中，规定新建的大型数据中心PUE不超过1.8， 而小型数据中心不得高于2.0[8]。尽管各国都对数据中心的能效提出了具体要求，但由于巨大的能耗基数和其高品位能源的比例，其仍带来巨大的污染物排放并造成不可忽视的环境影响。

1.2 数据中心全生命周期环境成本

对数据中心能耗的研究主要集中于IT设备本身、制冷空调系统与UPS供电系统等方面，主要研究目标为以上设备运行的电能消耗及其产生的相应碳排放。而数据中心(特别是大型数据中心)，作为一种单独建筑形式，其建筑层面全生命周期能耗及碳排放的研究相对较少。实际上，在数据中心类建筑的全生命周期中，除IT与制冷设备外，建筑本身的设计、建造与运行也会对其全生命周期环境成本产生相应影响。这些影响体现在包括数据中心建筑本身和关键设备的建材生产、运输、建造、运行、维护直至最终拆除的整个生命周期各个阶段。 因此，对数据中心建筑的全生命周期范围的能耗和环境性能研究具有非常重要的意义。

本文的研究目标不仅局限于能耗和污染物排放本身，而是通过引入环境成本的概念，对于由数据中心产生的二氧化碳等价物(CO2e)、氮氧化物(NOx)、SO2、大气悬浮颗粒物(PM)等环境污染物进行综合分析。本文对环境成本及其表达形式的定义为：针对上述污染物，以现行技术条件下该污染物造成的综合社会损失或为中和上述污染物所需付出的总成本为计算方法，使用货币为统一的计量单位，对多种污染物的综合环境危害进行以货币为单位的直观统计和分析。该方法的优势在于对分析建筑环境影响这种这种包含多种污染物的复合影响时，在不同污染物此消彼长造成的环境影响变化之间建立了直观可比性。具体污染物的货币化计量方法，则通过针对该区域的污染研究、政策法规规定、污染物排放权交易市场等方式获取。

本文通过对数据中心建筑全生命周期各个阶段的污染物排放分析，提出该类建筑的全生命周期环境成本计算方法。以第2章介绍的案例数据中心为例，在第3章中运用该方法对来自建材、设备、建造、运行直到拆除的全生命周期污染物排放和环境成本进行计算。并通过对该案例冷却系统的一项改进方案的计算，得出能效改善措施对数据中心全生命周期环境成本的影响。通过计算分析，文末得数据中心类建筑全生命周期环境成本的分布特征与改善方法，并对本研究的前景进行讨论。

2 案例数据中心介绍

本章选用具体案例，对其建筑设计和数据中心相关设备配置进行全面介绍。我国北方地区新建的某大型数据中心，(数据中心及附属建筑建筑群效果见图1)共3层，建筑面积9 200 m2，容纳机柜750个，单个机柜设计能量密度为9.8 kW/机柜，供电系统按标准配置，包括30台300 kVA的UPS(不计备用)，型号不做具体研究，其能耗按数据中心总能耗的12 %计算(统计平均值)，建筑的照明系统采用荧光灯(CFL)，房间照度500 lx，每天运行12 h。数据中心建筑设计概况见表1。

图1 数据中心及附属建筑建筑群效果图

建筑构件设计参数承重结构钢筋混凝土框架结构墙体结构外墙:空心小型混凝土砌块+35mmEPS保温板+大理石幕墙内墙:砂加气混凝土砌块+石灰砂浆屋面2cm防水砂浆+陶粒混凝土+40mmEPS保温板+120mm厚的普通混凝土门窗断桥铝合金双层玻璃窗+木质防火门

冷却系统采用水冷式冷水系统，设计冷负荷7 900 kW。冷却系统有现有设计(方案一)采用传统水冷空调方案，全年连续运行。系统包括4台螺杆式冷水机组，冷冻水供水温度为12 ℃，回水温度为18 ℃，板式换热器处冷却水供水温度为10 ℃，回水温度为15 ℃。水泵采用定频方案。冷却系统原理图见图2，阀门1～4开启，5、6关闭。系统硬件参数见表2(为方便计算，不计备份机组)。

图2 冷却系统原理

为提高冷却系统能效，案例数据中心拟在原设计的的硬件基础上，追加投资120×104元，更换变频水泵，对系统在冬季的运行逻辑进行调整，加入“Free Cooling”运行模式(方案二)。该系统在夏季的运行方式与方案一相同，采用冷水机组制冷，冷却塔散热；过渡季采用冷水机组与“Free-Cooling”共同运行的模式；冬季则完全采用Free-Cooling运行模式。“Free Cooling”在外界湿球温度低于0 ℃时开启，冷水机

表2 冷却系统概况

组停止运行，经冷却塔流出的的冷却水和从室内精密空调流出的工质在板式换热器内进行热交换，将机房内的热量带走。在此过程阀门1～4关闭，5、6开启，冷水机组保持关闭，仅冷却塔、水泵及室内精密空调保持运行。当外界湿球温度高于0 ℃时，“Free Cooling”无法满足数据中心设计制冷需求，此时冷水机组开始间歇工作，系统逐步变回传统的冷水空调制冷模式。

3 案例数据中污染物排放与环境成本计算方法

3.1 全生命周期与污染物排放研究范围定义

按照通行的建筑生命周期分析方法，本文将数据中心建筑的全周期环境影响分为建筑本身及其设备的原材料生产加工、运输建造、运行维护和最终拆除4个主要阶段进行研究。环境影响中所考量的污染物排放主要包括CO2e(二氧化碳等价物，包括CO2、SF6、CH4、N2O、HFC和PFCs)、NOx、SO2和PM(大气悬浮颗粒物)(图3)，其主要来自于材料生产过程的化学反应带来的直接排放和生产过程中能源消耗所带来的间接排放两个方面，直接污染物排放后文逐项分析，间接污染物排放系数见表3。以上污染物在4个阶段中的排放数据构成了该数据中的全生命周期环境影响，而通过后文所述的方法，该环境影响被转化为环境成本的概念进行最终的比较研究。

图3 数据中心排放来源

数据中心全生命周期污染物j排放量计算公式如下：

Pj=PM，j+PCon，j+POp，j+PDe，j

式中：PM，j为原材料生产加工阶段污染物j排放量；PCon，j为运输建造阶段污染物j排放量、POp，j为运行维护阶段污染物j排放量；PDe，j为最终拆除阶段污染物j排放量。

3.2 原材料生产加工阶段污染物排放

原材料生产加工阶段污染物排放，发生在其“摇篮到大门(cradle to gate)”全过程。通过追溯单位数量的建材在生产过程中产生的直接与简介排放，产生该种建材的排放系数，然后结合该种建材的用量，得出其直接排放数据，应注意的是，以上数据已包含了建材的回收再利用的因素，因此往往比新生产该种材料所长生的数据要低。本文中对于基本建筑材料，如水泥、钢筋等，一般以其重量为使用量单位，而由于统计方法的不同，门窗空调等复杂建筑构件或设备，则以面积或功率等为基本研究单位。该阶段污染物j排放量(PM，j)的计算公式如下：

表3 本例中能源带使用导致间接污染物排放系数

式中：mi为i类建筑材料/构件的用量；δi为i类建筑材料/构件的浪费率；PFM，j为i类建筑材料/构件对j污染物的排放系数；[tB/ti]为建筑使用寿命与i类建筑材料/构件寿命的比的向上取整值。

本例中建材用量取自该数据中心《建筑材料用量清单》，对应的污染物排放系数则主要通过文献查询汇总整理获得，其中CO2e排放参考文献 [9-11]的研究数据，其他污染物排放中，钢材按照2014版《钢铁行业清洁生产评价指标体系》[12]标准的下限取值，水泥、铜、铝等材料按照《“十二五”主要污染物总量减排核算细则》[13]新增产能标准取值，塑料制品按《石油化学工业污染物排放标准》[14]限值计算，对于含有种原材料的建材，则按照其原料混合比进行推算(如预拌混凝土)或用其主料代替(如用铜的数据代替电线)。主要建筑材料的用量及污染物排放系数见表4。

表4 主要建筑材料的用量及污染物排放系数

建筑构件/设备污染物排放按照其组成成分累加而成，方法如下所述。制造过程中。每1 m2双玻断桥铝合金窗按照20.3 kg铝，16.9 kg玻璃(0.75 m2)计算；冷却设备材料用量按文献 [15]提出的总制冷量与系统重量对应关系11.1 kg/kW计算,设备总重量中钢、铜、铝的使用比例分别为80.55 %、14.3 %、5.2 %，分别计算后相加，可得冷却系统制造过程单位制冷量的污染物排放系数；CFL照明设备制造中污染物排放数据计算采用DOE研究报告[16]推荐的平均值52.5 kWh/ Million Lumen-Hours计算，本案例照明面积取建筑面积的80 %，全寿命照明时间为21 900 h，计算可得照明系统制造过程的排放系数；IT设备的生产排放采用简化算法，其生产过程排放为用电导致的间接排放，每块芯片/电路板电耗按广东省2015年平均数据[17]:1.6 kWh/芯片计算，总芯片数量按每台2 m标准机柜可安装20台2U服务器，每台服务器包括其CPU、内存、主板、存储在内按6颗主要芯片/电路板计算，计算可得制造每台机架的污染物排放系数。以上4种建筑构件/设备的排放系数计算结果和设备用量见表5。

表5 主要建筑构件/设备的用量及污染物排放系数

3.3 运输建造阶段污染物排放

运输建造阶段污染物排放(PCon，j)包含建筑材料/构件运输到施工场地(PCon-T，j)和进行现场施工(PCon-O，j)这个两个子过程，其中前一子过程的环境影响主要取决于运输距离和运输工具，环境影响以直接污染物排放为主，而后一子过程的环境影响主要由施工中机械设备的使用产生，同时产生直接排放和间接排放。材料运输子过程j污染物排放(PCon-T，j)的计算公式如下：

式中：mi为i类建筑材料/构件的用量；PFCon-T,i为i材料所采用运输方式对j污染物的排放系数；Di为i材料的运输距离。本算例中，材料运输距离使用全国平均值(表5)。运输方式以国四标准公路重型货车与柴油为主，用其标准能耗[18]0.844 kWh/tkm计算，其CO2e、SO2、NOx和PM的运输排放系数分别为：222 g/tkm、0.2 g/tkm、2.9 g/tkm、0.017 g/tkm。

现场施工子过程j污染物排放(PCon-O，j)的计算公式如下：

PCon-O，j=EFCon-O·A·PFCon-O，j

式中：EFCon-O为施工过程能耗系数(kg/m2)；A为建筑面积；PFCon-O，j为施工过程中j污染物的排放系数(kg/kWh)。数据中心施工过程污染物排放主要来自施工现场机械设备能耗带来的间接排放，施工中造成的直接扬尘则随施工管理水平的高低而不同，本文未予统计。多层钢混框架结构建筑的施工能耗约为84.8 kWh/m2[19]，机械设备能耗中，柴油，电力分别占54.62 %和42.92 %，其他来源占2.4 %，忽略不计，由此可算得CO2e、SO2、NOx和PM的施工排放系数分别为：12 216 g/m2、11.2 g/m2、163.3 g/m2和0.97 g/m2。

3.4 建筑运行阶段污染物排放

数据中心建筑运行阶段的污染物j的排放量POp，j主要来自于其设备运行所需能耗带来的间接污染物排放(POp-ser，j)，以及少量冷却设备制冷剂溢散形成的直接污染物排放(POp-fug，co2)两部分。由前文所述，IT设备、冷却、照明、供电四大系统能耗占数据中心建筑能耗的绝大部分，也是本阶段的主要研究对象。系统运行能耗带来的污染物j的间接排放(POp-ser，j)计算公式为：

式中：Ei,r为设备i对能源r的年均消耗量；PFr，j为能源r对污染物j的排放系数；T为建筑使用寿命。本例中四大系统所用能源皆为电能，我国电能污染物排放系数见表3。

IT设备按照满负荷恒定功率进行计算，单个机柜功率9.8 kW，可得全部机柜总功率为7 350 kW，年耗电64.39 GWh，数据中心寿命周期内(50a)总能耗为3 219.3 GWh。

供电及UPS设备的能耗采用简化算法，按其能耗IT设备总运行能耗的29 %进行计算[1]，则该部分年能耗为18.67 GWh，数据中心寿命周期内总能耗为933 GWh。

照明设备能耗中，照度按GB 50034-2004《建筑照明设计标准》[20]中对主机房的要求500 lx为准，荧光灯发光效率选取DOE推荐的平均值52.5 kWh/ Million Lumen-Hours，日平均照明时间为12 h，则照明系统年耗电E=(500 lx·92000 m2·12·365)/106·2.36 kWh/MillionLumen-Hours=8.46GWh，数据中心寿命周期内总能耗为423 GWh。

冷却系统能耗使用能效比进行理论计算，能效比随室外温度不同而动态变化。本文采用GB 19413-2010《计算机和数据处理机房用单元式空气调节机》[21]标准中全年能效比的方法进行计算。同时由于建筑保温较好，室外温度、照明设备、人员等热源与IT设备相比比例极小，因此系统冷负荷以IT设备功率为准。冷却系统的全年能效比(AEER)按下式计算：

式中：AEER为冷却系统全年能效比；EERi为i工况条件下的能效比；Ti为i工况温度的分布系数。

冷却系统中，冷水机组能效比受室外温度变化影响最大，不同温度的能效比数据采用大金产品数据为例进行计算。方案二中，由于Free Cooling 的加入，室外温度低于0℃时冷水机组停止工作，其此时EER为N/A。案例数据中心所在北方某地温度分布系数和两组方案中冷水机组相应EER值如表6所示。除此之外，冷却系统的整体AEER还需考虑冷却塔、水泵和室内机能耗，将其加入能耗计算后，方案一冷却系统的全年能效比AEER为3.45，方案二中，室外温度低于0 ℃时冷水机组能耗为0，此时只考虑其他系统能耗，该阶段能效比较高，冷却系统的全年能效比为4.97。两组方案中冷却系统EER与AEER见表7。由此，冷却系统理论能耗可由设计冷负荷和全年能效比计算而来，方案一理论年能耗为20.06 GWh, 数据中心寿命周期内总能耗为1 003 GWh,方案二的理论年能耗为13.92 GWh, 数据中心寿命周期内总能耗为696 GWh。结合表3中电能排放系数，可得各项污染物排放量。

表7 两组方案中冷却系统EER与全年AEER值

冷却设备制冷剂溢散形成的直接污染(POp-fug,co2)主要来自于冷却设备安装与拆除过程产生的集中溢散和使用过程的轻微溢散过程，通过计算，污染物排放将全部转化为等效CO2，其计算公式为：

3.5 建筑拆除阶段污染物排放

数据中心建筑拆除阶段j污染物排放量(PDe，j)主要来自于建筑结构和设备的现场拆除过程、废弃物运输过程以及最终处理过程。现场拆除过程排放来自于施工现场机械设备能耗带来的间接排放，施工直接扬尘受管理水平影响较大，此处不计。污染物j排放PDe-on，j计算公式为：

PDe-on，j=EFDe-on·A·PFDe-on，j

式中：EFDe-on为建筑单位面积现场拆除工作平均能耗(MJ/m2);A为数据中心建筑面积；PFDe-on为现场拆除工作j污染物排放系数(kg/MJ)。按统计数据,破拆设备总能耗约9.6 kWh/m2，绝大部分来自柴油，排放数据使用柴油发送机排放系数。

废弃物运输过程污染物排放(PDe-T)的计算方法与3.2节中建筑材料运输污染物排放的方法相同，运输距离Di为i类废弃物从建筑场地到其处理场的平均距离。建筑垃圾运输距离按处理方式的不同，分为填埋式26 km、焚烧式和回收再利用式46 km两种，每种建材处理方式的比例见表6所示[23]。建筑垃圾运输以国四标准公路重型货车与柴油为主，其排放计算方法见建材运输部分。

废弃物最终处理过程污染物排放主要发生在其焚烧或填埋过程(回收再利用过程的排放已在新建筑材料阶段得以体现，故本阶段不计)，污染物j排放的计算公式为：

式中：Mi为i类废弃物的质量；Ri,LF为i类废弃物使用填埋处理方式所占的比例；Ri,I为i类废弃物使用焚烧方式处理的比例；PFi,LF为i类废弃物使用填埋处理方式时污染物j的排放系数(kg/kg)；PFi,I为i类废弃物使用焚烧处理方式时污染物j的排放系数(kg/kg)。最终处理方式在建筑垃圾中所占的比例如表8所示。最终处理过程中，无机物填埋几乎不产生气体排放，而回收再利用产生的污染物以已被计入到包含再生材料的建材的生产排放中，所以在此不作计算。建筑垃圾焚烧主要针对塑料等石化产品，假设使用标准垃圾焚烧发电场(热回收率75 %)[24]对其进行处理，每kg垃圾可产生2.5 kWh电能，此过程中污染物排放与2.5 kWh电能换算而来的减排值抵消后，垃圾焚烧可带来CO2e、SO2、NOx和PM的排放系数(减排系数)分别为-13.7 g/kg、-0.042 g/kg、-0.033 g/kg和-0.007 g/kg。

表8 建筑垃圾终处理比例

3.6 总环境成本核算

数据中心全生命周期总环境成本为四个阶段中各项污染物排所带来的综合环境危害的货币化表现。数据中心全生命周期总环境成本(C)计算公式如下：

式中:Pj生命周期中j类污染物排放总量，由上文计算而来；CFj为该地区j类污染物环境成本系数(kg/RMB)，由该区域的治污法规、污染物排放权交易市场价格等多种数据综合而来。由于我国碳交易市场还未完全开放运行，其价格无法完全代表CO2排放的减排、治污成本和带来的环境社会危害，本文采用欧盟碳排放交易系统的价格作为CO2的环境成本指标，其2014年平均现货价格核0.0397元人民币/kg。根据中国环境统计年报2012年数据[25]，综合考虑治污成本和人民健康成本后，我国SO2与NOx排放的环境成本为12.577元人民币/kg和12.172元人民币/kg。PM排放的环境和社会成本采用《2013年全球疾病负担评估》[26]数据，考虑PM造成的社会医疗成本后，PM排放的环境成本为204.590元人民币/kg。

4 案例数据中心全生命周期环境成本分析

上文详细介绍了数据中心全生命周期污染物排放和环境成本，并以案例数据中心为例进行了计算，现设计方案下(方案一)该数据中心各阶段污染物排放及其带来的环境成本见表9所示。经计算，案例数据中心全寿命周期CO2e、SO2、NOx和PM污染物排放分别为4 216 900 t、13 838 t、10 169 t和2 130 t。四种污染物排放中，来自运行阶段的排放都占到该污染物总排放量的90 %以上，该阶段NOx排放更是占到NOx总排放的99.85 %。该数据中心全周期环境成本为90 100.8万元，环境成本中98.3 %来自数据中心运行电耗带来的间接排放，1.68 %来自建筑材料和设备生产与更新，而来自建筑施工和拆除阶段的环境成本所占比例极小。总成本中，虽然CO2排放总量最大，但由于多个国际交易体系的建立，使其减排成本逐渐降低，其带来的环境成本反而之占总成本的19 %，而由于PM对人体的直接危害在今年集中爆发，切中国PM减排任务重难度大，使其环境成本在近年居高不下，此部分环境成本高达总量的48 %，除此之外，来自SO2和NOx的环境成本占总成本的19 %和14 %。

表9 案例数据中心全生命周期排放与环境成本统计(以方案一为例)

在建材生产阶段，SO2排放带来的环境成本占该阶段总成本的83.38 %，且其在钢材、水泥、砌块和塑料制品等主要建材品种的环境成本中都占有最大比例。建筑施工阶段的环境成本主要来自NOx，占该阶段总成本的70.5 %，该部分成本主要来源于建材道路运输中和现场施工机械中所使用的柴油机，其原因在于我国柴油油品现况与柴油机氮氧化物处理技术的瓶颈，随“国五”柴油标准的全面实施，该部分环境成本将会显著下降。建筑运行阶段的主要环境成本来源于PM排放，其原因在于该阶段所用能源为电能，而我国发电以燃煤为主，颗粒物排放是其主要污染之一，本文预测基于我国现阶段能源结构数据，而随着我国煤电除尘技术的提升和可再生能源使用比例的增加，数据中心50 a生命周期中，该阶段的PM环境成本会逐步下降。建筑拆除阶段的环境成本主要来自NOx，与施工阶段类似，其同样来自现场拆除设备和道路建筑垃圾运输过程中所用的柴油机，而垃圾焚烧发电技术的提升，也会对该部分环境成本产生抵消效果。

在采用传统冷水机组冷却系统(方案一)时，案例数据中心预计年CO2e、SO2、NOx和PM排放分别为84 131.3 t、256.6 t、203 t和42.4 t，产生的总环境成本为1 771.4×104元，其中来自IT设备和冷却设备的环境成本分别为1 022.2×104元和318.5×104元，其PUE指标为1.73，略低于我国绿色数据中心规范中对新建大型数据中心PU不高于 1.8的要求。如果该数据中心增加120×104元建设投资，冷却系统加入Free Cooling模式(方案二)，则其PUE指标降低至1.64，其预计年运行CO2e、SO2、NOx和PM排放分别为79 501.7 t、242.5 t、191.9 t、40 t，排放减少来自冷却设备，环境成本相较方案一减少环境成本97.4×104元(30.6 %)，该数据中心全生命周期可减少环境成本4 873.9×104元。若按照环境成本的降低额，即使不计实际电费节省额，仅1.3年即可收回free cooling设备投资。计算可得，对于该案例数据中心，通过提高供电系统、照明系统能效等方式，其PUE每降低0.1，年预计CO2e、SO2、NOx和PM排放可分别降低4 855 t、14.8 t、11.7 t和2.4 t，合计降低环境成本102.2×104元，全寿命周期环境成本降低5 111.2×104元。案例数据中心年运行阶段污染物排放与环境成本见表10所示。

5 结论

通过本文所述的数据中心全生命周期环境成本计算方法和其在案例数据中心上的计算实例，可得出如下结论：

(1)基于我国现阶段数据中心建筑模式和能源利用情况，在数据中心全生命周期中，超过95 %的环境成本来自数据中心运行过程电耗所导致的污染物排放，本案例数据中心PUE优于国家绿色数据中心标准，而随着PUE的增加和数据中心建筑运行寿命的延长，该环境成本的比例还将继续上升。数据中心主要设备全部依靠电力运行，我国的以煤电为主的能源结构导致了居高的PM和SO2排放，这也是该部分环境成本高企的重要原因。当然，本研究中IT设备采用额订功率满负荷运行，实际情况中IT设备能耗随数据处理需求实时波动，所带来的IT设备和冷却系统运行环境成本都要小于本算例结果。

(2)由于数据中心建筑的特殊性，其建筑本身带来环境成本所占比例较小。本案例中建筑本身带来环境成本仅与数据中心运行一年所带来的环境成本相当。且来自建筑材料生产、运输、建筑施工等环节的环境影响主要受我国钢铁、水泥工业和柴油提炼工业的制约，此部分环境影响会随以上行业节能减排标准的逐步实施和完善而逐渐减小。通过优化建筑设计在环境成本节约上，可通过节约钢材等关键建材用量，起到有限的作用。

表10 案例数据中心年运行阶段排放与环境成本统计

(3)数据中心节能增效可带来巨大的环境收益。以IT设备为例，750台机架运行带来的年环境成本高达1 000×104元以上，而没六年更新一次IT设备所带来的环境成本仅为20.6×104元，以新IT设备相同计算能力下比老设备节能30 %计算，每次更新IT设备节省的年环境成本可达300×104元以上。同时，经上文计算，投资冷却设备提高其能效，也可节省巨额的环境成本。

本研究通过介绍数据中心全生命周期环境成本计算方法并通过案例数据中心的应用，在全生命周期长度层面，对数据中心的污染物排放和环境成本特性进行了全面阐述。通过冷却系统改造案例对提高数据中心能效所起的巨大作用进行了分析和研究。当然，本研究采用简化静态模型，现实中，数据中心环境成本还受周围环境温度变化、IT设备能效进步、能源结构调整带来的减排效应和全球污染物排放成本价格浮动等诸多因素的动态影响。今后的研究中，应对以上影响因素逐项分析并建立动态方程，方可对数据中心类建筑全生命周期环境成本进行更详细准确的解读。