可持續(xù)發(fā)展的數(shù)據(jù)中心需要可持續(xù)的建筑材料

在數(shù)據(jù)中心行業(yè)領(lǐng)域中不乏有很多可持續(xù)性的舉措。亞馬遜、微軟和谷歌等超大規(guī)模廠商已經(jīng)做出了碳中和承諾，并且在為其運(yùn)營的數(shù)據(jù)中心設(shè)施采購可再生能源方面進(jìn)行了大量投資。在2021年，ChinData、MTN和IBM等公司也做出了類似的承諾，即在2040年之前實(shí)現(xiàn)碳中和。

但是，數(shù)據(jù)中心行業(yè)大部分的話題仍圍繞著數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的可持續(xù)性、確保數(shù)據(jù)中心設(shè)施使用盡可能少的電力，盡可能使用綠色能源，以及通過區(qū)域供熱倡議和自然冷卻對(duì)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生更小的環(huán)境影響進(jìn)行分析和探討。

企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)階段的環(huán)境影響以及它們使用的建筑材料帶來的環(huán)境影響是否給予了足夠的考慮?建設(shè)數(shù)據(jù)中心需要使用大量的混凝土和鋼材，生產(chǎn)這些材料產(chǎn)生了大量二氧化碳，如果企業(yè)認(rèn)真對(duì)待氣候中和的問題，則必須在施工階段減少這樣的碳排放。

Building Transparency公司執(zhí)行董事Stacy Smedley說，“到現(xiàn)在為止，建設(shè)和運(yùn)營現(xiàn)代綠色數(shù)據(jù)中心主要致力于減少數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的能源(用于加熱、冷卻和建筑物的供電)——這是一個(gè)容易衡量的問題，盡管這項(xiàng)努力取得了許多成功，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。”

隱含碳排放的下一階段

隱含碳排放(Embodied Carbon)是指建筑材料在開采、收集、加工、制造、運(yùn)輸、安裝等過程中所產(chǎn)生的所有溫室氣體(GHG)排放量的總和，并且是全球范圍內(nèi)的主要碳排放源。

水泥和鋼鐵是碳排放量最高的建筑材料，建設(shè)數(shù)據(jù)中心需要大量使用這兩種材料。平均而言，一噸水泥將產(chǎn)生1.25噸二氧化碳，其中大部分來自石灰石和二氧化硅的焙燒。因此，建筑行業(yè)每年產(chǎn)生的碳排放量約占全球溫室氣體排放量的40%，占到所有生產(chǎn)原材料的40%。

Smedley說，隱含碳排放占建筑物總碳排放量的一半，但是對(duì)于數(shù)據(jù)中心來說，它們是能源密集型的建筑材料。Linesight UK公司總經(jīng)理Michael Riordan表示，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的碳排放可能是隱含碳排放的兩倍以上，并且從歷史上來說，關(guān)注的焦點(diǎn)更多地是在運(yùn)營方面，而不是隱含碳排放方面。

然而，隱含碳排放規(guī)模龐大并且數(shù)量不斷增加，這并不是一個(gè)可以回避的話題??，因?yàn)樗梢怨?jié)省更多的運(yùn)營成本。

Syska Hennessy公司負(fù)責(zé)人Rob Ioanna說：“在某個(gè)時(shí)候，大多數(shù)能源都將來自風(fēng)能、太陽能和其他可再生能源，一旦發(fā)生這種情況，人們的話題開始轉(zhuǎn)向隱含碳排放，因?yàn)檫@將是我們減少碳排放的真正目的。”

關(guān)于可持續(xù)性發(fā)展的問題考慮仍然圍繞數(shù)據(jù)中心運(yùn)營，這些問題其中包括：如何以最節(jié)能的方式冷卻服務(wù)器?如何處理IT硬件產(chǎn)生的過多熱量?數(shù)據(jù)中心設(shè)施是否使用了可再生能源，還是采用了比柴油發(fā)電機(jī)更可持續(xù)的備用電源?

這些都是重要的考慮因素，但是IT硬件在不斷發(fā)展并變得更加高效，并且更多地依賴可再生能源、可持續(xù)發(fā)展的收益和碳減排的企業(yè)希望通過提高運(yùn)營效率來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)將變得更加困難。

Smedley說，“隨著我們開始減少數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的碳排放，并且電網(wǎng)開始變得更清潔，數(shù)據(jù)中心所使用的建筑材料的碳排放實(shí)際上變成了更大的排放源，對(duì)于一些已經(jīng)為其某些市場(chǎng)和項(xiàng)目購買了100%綠色能源的大型數(shù)據(jù)中心擁有者和運(yùn)營者來說，他們認(rèn)為自己已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了能源方面的碳中和，其實(shí)他們沒有考慮隱含碳排放。”

如今的數(shù)據(jù)中心在建設(shè)中往往實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，這也意味著一旦在數(shù)據(jù)中心設(shè)施采用了低碳實(shí)踐和標(biāo)準(zhǔn)，就可以輕松地在未來的數(shù)據(jù)中心設(shè)施中進(jìn)行復(fù)制，而不需要進(jìn)行更多的改動(dòng)。

碳減排進(jìn)展緩慢

Linesight UK公司的Riordan表示，在數(shù)據(jù)中心的碳足跡中，混凝土通常占到數(shù)據(jù)中心的40%，其次是燃料(約占25%)，然后是鋼筋和結(jié)構(gòu)鋼，占到10%。他補(bǔ)充說，在新建建筑中采用低碳方法可以使建筑過程中的碳排放減少13%，但重新利用原有建筑物可以顯著減少碳排放量。

根據(jù)調(diào)查，新建數(shù)據(jù)中心設(shè)施所產(chǎn)生的碳排放量是重新調(diào)整用途的數(shù)據(jù)中心的8倍，因此對(duì)原有建筑物進(jìn)行升級(jí)可以節(jié)省78%的碳排放量。全球水泥和混凝土協(xié)會(huì)承諾到2050年將實(shí)現(xiàn)混凝土的零排放。雖然實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并沒有什么靈丹妙藥，但在建筑材料領(lǐng)域，有許多初創(chuàng)公司希望減少這種核心建筑材料對(duì)碳排放的影響。

CarbonCure公司通過向混合物中注入排放的二氧化碳來減少混凝土行業(yè)的排放。該公司希望從現(xiàn)在到2030年每年將為混凝土行業(yè)減少500萬噸二氧化碳。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商Compass Data Centers公司是CarbonCure公司的客戶。Compass公司的首席信息官Nancy Novak表示，估計(jì)該公司每個(gè)數(shù)據(jù)中心園區(qū)每年平均將產(chǎn)生1,800噸二氧化碳。亞馬遜公司和微軟公司是該公司的主要客戶之一。

Novak表示，Compass公司對(duì)數(shù)據(jù)中心在建設(shè)過程中產(chǎn)生的廢料和棄土進(jìn)行處理，以便可以將其用于結(jié)構(gòu)填充，并在清運(yùn)之前檢查數(shù)據(jù)中心附近的其他項(xiàng)目是否需要填充清潔的填充物。如果其廢料不適合填充，該公司會(huì)將這些廢料和棄土修建護(hù)堤和自然景觀，可以增強(qiáng)安全性并增加數(shù)據(jù)中心園區(qū)的綠色空間。AWS公司于2018年使用其在斯德哥爾摩建設(shè)的數(shù)據(jù)中心的10萬噸廢料將維爾斯塔滑雪場(chǎng)的海拔提高了10米。

她補(bǔ)充說，“更多的異地建設(shè)是減少碳排放影響的關(guān)鍵。我們需要以制造行業(yè)的思維方式進(jìn)行思考，因?yàn)樵谥圃鞓I(yè)中，運(yùn)輸和利用當(dāng)?shù)夭牧弦约翱沙掷m(xù)材料至關(guān)重要。從產(chǎn)品包裝、預(yù)制構(gòu)件到完全模塊化的房間和建筑，都需要在建筑行業(yè)得到更廣泛的采用和規(guī)范。”

許多建筑和設(shè)計(jì)公司表示，從廣義上來說，當(dāng)前仍然處于圍繞碳排放的對(duì)話非常早期的階段，但是隨著人們對(duì)碳排放問題的意識(shí)不斷增強(qiáng)，將逐步取得進(jìn)展。LEDG公司負(fù)責(zé)人兼創(chuàng)始人Todd Boucher說，“確實(shí)有一些客戶在設(shè)計(jì)過程的早期就參與了我們的可持續(xù)發(fā)展團(tuán)隊(duì)的工作。從任務(wù)關(guān)鍵型的觀點(diǎn)出發(fā)，我們發(fā)現(xiàn)自己在可持續(xù)性討論中圍繞如何在不影響可靠性的情況下幫助改善環(huán)境。但是我認(rèn)為，可持續(xù)性討論的范圍不僅僅限于運(yùn)營效率，還包括嵌入式碳排放和可持續(xù)性領(lǐng)域。”

越來越多的客戶希望使用綠色材料。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商Digital Reality宣布，該公司在加州圣克拉拉數(shù)據(jù)中心園區(qū)的43萬平方英尺四層建筑中使用了可持續(xù)材料，其中包括再生的混凝土和鋼材。

JB Associates公司總經(jīng)理Ashley Buckland說：“建筑材料從制造廠到項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸是建筑碳足跡的很大一部分。一些大企業(yè)現(xiàn)在正在研究運(yùn)輸以及材料或零件的來源，以及如果他們能夠從本地采購材料或招聘工人，這將會(huì)減少更多的碳排放。”

Reid Brewin Architects公司聯(lián)合創(chuàng)始人Adrian Brewin說：“近年來，采用可再生塑料瓶制成的地毯等材料正變得越來越普遍，客戶對(duì)瓷磚等材料的起源也更加了解，他們通常選擇當(dāng)?shù)毓?yīng)商的產(chǎn)品，而不是采購?fù)鈦砉?yīng)商的產(chǎn)品。”

關(guān)于由新穎的回收材料或有機(jī)材料制成的生態(tài)磚的新聞也有很多。最近，倫敦展示了用蘑菇和木屑制成的磚塊，還有其他有機(jī)材料制造的磚塊。

Brewin說：“在未來10～20年，將有更多的新型、創(chuàng)新、可回收的有機(jī)材料用在建筑的各個(gè)方面。但批準(zhǔn)生產(chǎn)此類解決方案所需的工業(yè)流程所需的監(jiān)管體系可能需要幾十年的時(shí)間來實(shí)施。”

而且，只是因?yàn)榭梢杂眠@種新穎的材料建造甚至是采用3D技術(shù)打印的數(shù)據(jù)中心，并不意味著許多公司愿意承擔(dān)財(cái)務(wù)或彈性風(fēng)險(xiǎn)，并在建設(shè)的建筑中使用它們。

LEDG公司的Boucher說：“業(yè)主具有低風(fēng)險(xiǎn)的心態(tài)。如果建筑材料的環(huán)保性和安全性尚未得到足夠的證明，那么在具有任何形式的任務(wù)關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)中心環(huán)境中采用這些材料都將是一個(gè)挑戰(zhàn)。”

這種低風(fēng)險(xiǎn)的心態(tài)還意味著，在數(shù)據(jù)中心優(yōu)先事項(xiàng)列表中，彈性和冗余性要比可持續(xù)性高。但是，隨著企業(yè)向建設(shè)和運(yùn)營更多的邊緣數(shù)據(jù)中心和可用性區(qū)域邁進(jìn)，將會(huì)降低每個(gè)數(shù)據(jù)中心的環(huán)境影響。這為將環(huán)保理念引入到規(guī)模更小的數(shù)據(jù)中心提供了更多的機(jī)會(huì)。

Boucher說：“數(shù)據(jù)中心行業(yè)是一個(gè)完全專注于可用性和可靠性的行業(yè)。這影響了大多數(shù)決策。但是隨著混合云模型的使用和數(shù)據(jù)中心的地域多元化，我們不再認(rèn)為數(shù)據(jù)中心必須是一種采用Tier IV標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的龐大設(shè)施。而且由于這種觀點(diǎn)的轉(zhuǎn)化，我們現(xiàn)在可以將有關(guān)能源效率和碳中和的不同元素整合到對(duì)話中，而不僅僅是關(guān)注可靠性。”

顯然，在可能的情況下利用現(xiàn)有建筑物比建造新建建筑物更具可持續(xù)性。根據(jù)Serverfarm公司的計(jì)算，與新建建筑的材料碳成本相比，重復(fù)使用現(xiàn)有建筑物可減少88%的碳排放量。

設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)HKS公司對(duì)Serverfarm公司在芝加哥運(yùn)營的一個(gè)電力容量為25MW、建設(shè)面積為15萬平方英尺(1.4萬平方米)的6層數(shù)據(jù)中心建筑進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)建設(shè)這樣一個(gè)建筑物將會(huì)產(chǎn)生9,000噸以上的碳排放量，而如果重新利用同等規(guī)模的建筑物的碳排放量只有1,000噸。其減少的碳排放量幾乎全部來自混凝土的減少。

可持續(xù)建設(shè)需要數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)

盡管可持續(xù)性建筑有一些標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證(LEED標(biāo)準(zhǔn)可能是最著名的標(biāo)準(zhǔn))，但它們通常關(guān)注建筑的整個(gè)生命周期。這對(duì)于衡量和跟蹤具體的碳排放量以及建筑材料對(duì)環(huán)境的影響可能很困難，因此對(duì)于企業(yè)來說，從歷史上看，創(chuàng)建有效的基準(zhǔn)來衡量自己和他人的碳排放量并開始做出改變是不容易的。

Linesight的Riordan說：“本質(zhì)上來說，隱含碳排放更難測(cè)量和追蹤。毫無疑問，數(shù)據(jù)是量化和減少建筑對(duì)環(huán)境影響的基礎(chǔ)。其衡量的結(jié)果可以得到管理。”

LEDG的Boucher表示，當(dāng)人們?cè)谡Z言和數(shù)據(jù)有了更加標(biāo)準(zhǔn)化的通用性時(shí)，就有可能創(chuàng)建類似于PUE的基準(zhǔn)，企業(yè)可以根據(jù)基準(zhǔn)量化并衡量其具體的碳排放影響。

有許多項(xiàng)目和生命周期工具致力于研究如何更好地衡量、理解和減少建筑項(xiàng)目的碳排放。由歐盟資助的BAMB項(xiàng)目正在研究“材料護(hù)照”， 這可以幫助企業(yè)了解材料的來源，讓他們更放心地選擇可再生材料。

另一個(gè)項(xiàng)目是Building Transparency公司開發(fā)的“隱含碳施工計(jì)算器”(EC3)。“隱含碳施工計(jì)算器”(EC3項(xiàng)目采用了《環(huán)境產(chǎn)品聲明》(EPD)，這些聲明通過了第三方驗(yàn)證，其中詳細(xì)介紹了有關(guān)碳排放影響的信息，包括每單位碳排放量。EC3獲取公開的《環(huán)境產(chǎn)品聲明》(EPD)并將其整理到一個(gè)免費(fèi)的開源工具中，用戶可以在這個(gè)工具中輸入自己建設(shè)項(xiàng)目中使用材料的詳細(xì)信息。然后，這個(gè)工具可以根據(jù)每種材料的碳排放影響創(chuàng)建了材料清單和成本估算表，使用戶可以輕松查看其選擇的材料對(duì)環(huán)境的影響，還可以查看是否有更多可持續(xù)的替代品。

那些參與材料選擇和采購的企業(yè)希望選擇更環(huán)保的材料，而且供應(yīng)材料的企業(yè)會(huì)因?yàn)閾?dān)心失去業(yè)務(wù)而被迫使其產(chǎn)品更加綠色環(huán)保。

Smedley 說“讓這些所有者開始要求采用低碳產(chǎn)品意味著制造商開始生產(chǎn)低碳產(chǎn)品，整個(gè)行業(yè)最終都將從中受益。”

他指出，EC3的目標(biāo)之一就是要提供一種易于使用的工具，并使其能夠輕松集成到現(xiàn)有流程中，而無需執(zhí)行繁重的工作，并且可以快速使用和理解。碳排放的早期基準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，已供企業(yè)進(jìn)行評(píng)估。通過使用EC3工具，可以降低30%的碳排放量。

他說，“從碳減排的角度來看，它幫助規(guī)范的制定者開始制定設(shè)計(jì)極限或基準(zhǔn)，然后將這些規(guī)范寫入投標(biāo)文件。”

微軟公司是這一工具的早期試驗(yàn)合作伙伴，該公司在華盛頓數(shù)據(jù)中心改建中使用了這一工具選擇低碳的建筑材料。

Smedley 指出，除了微軟公司之外，Turner Construction公司和Mercury公司(在美國和歐洲建設(shè)大型數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的建筑商)都是EC3項(xiàng)目的試點(diǎn)合作伙伴。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商以及大型廠商對(duì)減少碳足跡很感興趣，這是因?yàn)樗鼈冞\(yùn)營的數(shù)據(jù)中心設(shè)施數(shù)量和規(guī)模龐大。同樣，盡管企業(yè)內(nèi)部部署數(shù)據(jù)中心的數(shù)量和規(guī)?？赡鼙瘸笠?guī)模廠商和托管數(shù)據(jù)中心供應(yīng)商要小得多，但這些公司通常擁有商業(yè)房地產(chǎn)，它們可以秉承可持續(xù)性的思想，并可能影響其建筑供應(yīng)鏈。

Smedley 說，“在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，許多參與者都是規(guī)模非常大的企業(yè)，他們正在建設(shè)其他類型的項(xiàng)目，通過這些項(xiàng)目，他們可以從其所有建筑物采用低碳材料而在市場(chǎng)中受益。大型企業(yè)作為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者首先采用這樣的舉措，這也促使中小企業(yè)在沒有更多的風(fēng)險(xiǎn)或成本的情況實(shí)施這一方法。”

Smedley表示，下一步將是研究機(jī)械系統(tǒng)以及發(fā)電機(jī)等材料的碳排放影響，以期減少制造過程中的碳排放。

采取激勵(lì)和監(jiān)管的措施促進(jìn)碳減排

盡管大型企業(yè)和數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商已經(jīng)承諾實(shí)現(xiàn)碳中和承諾，但可能需要政府部門和投資者提供財(cái)政激勵(lì)措施，以使規(guī)模較小的企業(yè)和更注重回報(bào)的企業(yè)減少碳排放。

Reid Brewin Architects公司Brewin說，“最終，我認(rèn)為唯一的驅(qū)動(dòng)力是財(cái)務(wù)驅(qū)動(dòng)因素。為減少數(shù)據(jù)中心建設(shè)的碳影響而進(jìn)行的考慮和努力是在當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)和認(rèn)證要求的范圍內(nèi)進(jìn)行的。這更多是出于政治利益，而鼓勵(lì)可持續(xù)性思維的唯一方法是做出監(jiān)管改革。”

JB Associates公司總經(jīng)理Ashley Buckland說：“人們不喜歡變革，除非他們看到可持續(xù)性可以獲得明確的業(yè)務(wù)回報(bào)，否則他們就不會(huì)接受。” ”

在監(jiān)管方面，歐盟出臺(tái)了許多碳排放上限法規(guī)，紐約市也有新的碳排放上限法規(guī)。

Syska Hennessy公司負(fù)責(zé)人Rob Ioanna表示：“ESG(環(huán)境、社會(huì)和公司治理)的要求推動(dòng)了大量投資，并且出臺(tái)了許多法律，對(duì)碳排放量設(shè)定了上限。這些趨勢(shì)給企業(yè)帶來更大的壓力，再加上政府的激勵(lì)和監(jiān)管措施，可能會(huì)提供幫助。”

與此同時(shí)，Building Transparency公司的Smedley指出，在經(jīng)濟(jì)方面提供的激勵(lì)措施已經(jīng)存在，因?yàn)榈吞嫉牟牧贤ǔ８阋?，它們的制造和加工成本較低。她還建議企業(yè)的行為要滿足監(jiān)管法規(guī)的要求。

他說，“企業(yè)最好按照這些法規(guī)采取行動(dòng)，在遭遇監(jiān)管措施之前先要了解這意味著什么。”

LEDG的Boucher說：“無論采取什么步驟和措施都很重要。如果數(shù)據(jù)中心行業(yè)忽略了建材料帶來的碳排放的影響，那么我認(rèn)為企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的承諾。”

教育和透明度是關(guān)鍵

在數(shù)據(jù)中心行業(yè)中，任何企業(yè)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)階段都可以鼓勵(lì)可持續(xù)發(fā)展思維的最重要的事情之一就是對(duì)這一主題進(jìn)行教育，并與利益相關(guān)者進(jìn)行交流互動(dòng)。

企業(yè)設(shè)計(jì)、工程、施工、采購和可持續(xù)發(fā)展團(tuán)隊(duì)都應(yīng)該互相詢問一些問題，例如，如何使這些數(shù)據(jù)中心設(shè)施更加環(huán)保?是否選擇了更可持續(xù)的材料?是否有使用回收材料的余地?所有的材料是否都是從當(dāng)?shù)夭少?一切都是標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的嗎?提出這些問題將會(huì)開始對(duì)話，而且會(huì)出現(xiàn)更可持續(xù)的選擇。與此同時(shí)，企業(yè)需要更加開放以分享他們所學(xué)到的知識(shí)。

LEDG公司的Boucher說：“超大規(guī)模廠商已經(jīng)為他們所使用的設(shè)計(jì)類型(如開放計(jì)算項(xiàng)目)帶來了市場(chǎng)透明度。這些不僅提供設(shè)計(jì)參考點(diǎn)，而且證明了協(xié)作和透明性的重要性，對(duì)整個(gè)行業(yè)來說確實(shí)具有變革性。繼續(xù)在數(shù)據(jù)中心行業(yè)中帶來這種透明度對(duì)于鼓勵(lì)可持續(xù)性發(fā)展很重要。”

JB Associates公司的Buckland補(bǔ)充說，“每家公司都有責(zé)任，并且在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域中工作的任何人都需要傳達(dá)信息，說明將如何努力減少碳足跡。他們應(yīng)該分享這些倡議和想法。”

網(wǎng)站標(biāo)題：可持續(xù)發(fā)展的數(shù)據(jù)中心需要可持續(xù)的建筑材料
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