[摘要)綠色圖書館的硬件設施主要包括圖書館節(jié)能環(huán)保的建筑、和諧優(yōu)美的內外環(huán)境以及低能耗、無污染的硬件設備。通過探討圖書館綠色建筑、綠色電器設備、綠色計算機設備和綠色存儲設備的建設，采用各種技術措施和技術手段達到硬件設施節(jié)能環(huán)保的目的，從而為全面營造綠色圖書館提供物質和環(huán)境基礎。
　　[關鍵詞]綠色圖書館　圖書館建筑　電器設備　計算機設備　存儲設備　節(jié)能環(huán)保
　　[分類號]G250
　　
　　1　引　言
　　
　　改革開放以來，隨著工業(yè)化、城市化進程的加快和居民消費結構的升級，我國對能源和自然資源的需求急劇上升。中國地大物博，但自然資源按人均占有量計算，都在世界平均值以下：耕地面積為40％，水資源為25％，森林面積為22％，石油儲量僅為11％，天然氣只有4.5％，礦產資源還不到一半。與此同時，我國資源實際的利用效率卻相當?shù)停瑔挝唤ㄖ�面積能耗是發(fā)達國家的2-3倍，鋼材消耗高出10％-25％，衛(wèi)生潔具的耗水量高出30％以上，而污水回用率僅為發(fā)達國家的25％。環(huán)境污染和生態(tài)破壞趨于嚴重，進一步加劇了我國資源緊缺的矛盾。近年來，世界能源和原材料價格劇烈波動，嚴重影響了我國經濟建設的穩(wěn)定發(fā)展。嚴峻的事實表明，中國要走可持續(xù)發(fā)展道路，發(fā)展節(jié)能與綠色建筑刻不容緩。
　　
　　2　綠色圖書館和綠色圖書館建設
　　
　　隨著社會環(huán)境意識的不斷增強，建設節(jié)能環(huán)保的綠色圖書館越來越受到關注。通常綠色圖書館指以可持續(xù)發(fā)展的思想為指導，提倡合理利用自然資源，保護生態(tài)環(huán)境，追求人文、自然、健康、和諧的低消耗、無污染的圖書館。這里的“綠色”涵蓋三方面內容：①節(jié)約資源：包括水資源、能源、原材料等自然資源的節(jié)約和循環(huán)利用；②保護環(huán)境：采用無污染的建材，減少污染排放，保護自然環(huán)境，維護生態(tài)平衡；③追求和諧：即追求建筑與自然環(huán)境、人類之間和諧統(tǒng)一的完美境界。
　　綠色圖書館建設主要包括軟件建設和硬件設施建設兩個方面：軟件建設主要指圖書館科學發(fā)展觀、可持續(xù)發(fā)展觀、和諧發(fā)展觀、人文精神、以人為本、資源共享等綠色理念的倡導、樹立以及在工作中的貫徹落實；硬件設施建設主要指圖書館節(jié)能環(huán)保的建筑、和諧優(yōu)美的內外環(huán)境建設以及技術先進的低能耗、無污染的硬件設備建設。綠色圖書館的軟件建設和硬件設施建設是相輔相成、缺一不可的，它們既相互影響、相互制約，又相互依賴、相互促進。其中，硬件設施建設是綠色圖書館建設的物質基礎和前提條件。
　　
　　3　綠色圖書館建筑和內外環(huán)境建設
　　
　　要建設綠色圖書館，首先，其館舍必須是綠色建筑。2006年我國頒布實施的《綠色建筑評價標準》對綠色建筑定義為：在建筑的全壽命周期內，最大限度地節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材，保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、舒適、適用、高效的使用空間和與自然和諧共生的建筑。綠色圖書館建筑在遵循普通綠色建筑基本原則的同時，在一些方面還有更高的標準和要求。
　　?自然采光。館舍須根據(jù)環(huán)境和朝向合理布局，采取適當加大窗墻面積比、設計中庭或天井、設置透光天窗、臨窗安排閱覽區(qū)域等方式加強自然采光效果。白天充分利用自然光提供照明，在減少燈光照明電力消耗的同時，利用陽光調節(jié)冬季室內氣溫、殺滅病菌，為讀者提供一個明亮、舒適、健康的學習環(huán)境。
　　?自然通風。根據(jù)所在地氣候、各季節(jié)風向變化等情況，設計合理的建筑結構和形態(tài)，使其具有較好的自然通風效果，以調節(jié)夏季書庫及閱覽區(qū)的室溫，保持室內空氣的清新。如獲得綠色建筑認證最高獎的新加坡國立圖書館，其主體根據(jù)風向和日照選擇了最佳的建筑朝向和位置，彎曲造型滿足了南北朝向的理想要求，并充分利用自然風，減少午后陽光直射，降低了空調制冷的需求。
　　?空調系統(tǒng)設計。設計合理的空調系統(tǒng)布局，如計算機中心機房設置機房專用空調，電子閱覽室、辦公區(qū)、會議室、報告廳等區(qū)域設立VRV(可變制冷劑流量)變頻空調，各自獨立于大樓的中央空調系統(tǒng)，避免因為小范圍的空調需求而開啟整個大樓的中央空調系統(tǒng)，導致大量的電能浪費。
　　?節(jié)水和廢水循環(huán)利用。廣泛使用節(jié)水衛(wèi)生潔具和感應節(jié)水龍頭，并收集中央空調冷卻塔排水、雨水等廢水，經處理后用于綠化澆灌、館舍衛(wèi)生和消防儲備用水，從而節(jié)約大量的清潔水資源。如榮獲第二屆全國綠色建筑創(chuàng)新獎一等獎的山東交通學院圖書館，利用作為水景觀的池塘收集雨水，用作空調冷卻水和綠化用水循環(huán)使用，達到了很好的節(jié)水降耗目的。
　　?防噪和隔音設計。圖書館大樓選址須遠離公路、工廠、球場、娛樂場所等噪音來源地，使用中空隔音玻璃的窗戶設計，并利用環(huán)境綠化等手段來減少噪音干擾。館內布局考慮動靜分離，采用吸音吊頂材料和靜音復合地膠板，降低室內噪音，為讀者提供安靜的學習場所。
　　?可再生能源利用和隔熱設計。利用太陽能和風能發(fā)電為圖書館提供部分電力供給，采用雙層真空玻璃使建筑具有更強的隔熱保溫性能。如美國西雅圖的巴拉德圖書館，除了利用太陽能發(fā)電來滿足自身能源需求外，弧形屋頂上還種植大量的綠色植物，減少了室外氣溫對館內的影響，減緩了城市熱島效應，在節(jié)能環(huán)保的同時，也為鳥類提供了理想的棲息場所。
　　?內外環(huán)境布置。通過室內植物的種植、盆栽植物的擺放、屋頂花園的設計以及雕塑作品和書畫作品的布置，起到改善室內空氣、提升裝飾品位、增添人文氣息、烘托文化氛圍的作用。在充分利用周邊原有的地形、地貌、植被和水系的基礎上進行植樹綠化，在美化圖書館外部環(huán)境的同時，起到阻擋和吸收環(huán)境噪音、調節(jié)周邊小氣候、改善周邊小生態(tài)的作用。
　　?綠色通道設置。入館通道、門禁、電梯和衛(wèi)生設施應考慮年老體弱和殘障讀者的需求，體現(xiàn)綠色圖書館的人文精神和愛心關懷。如館內外無障礙通道、入館門禁系統(tǒng)的建設以及圖書防盜監(jiān)測儀的選型，都要考慮殘障讀者輪椅的寬度，保證他們能在館內外各處暢通無阻，方便通行。
　　?就地取材及可再生材料的利用。館舍和設備立足于利用本地出產的材料，降低物資運輸過程中的耗費；大范圍選用可再生材料，盡量減少對環(huán)境的影響。如綠色環(huán)保的美國克林頓圖書館，地面鋪設的再生橡膠地板，其主要原料取自廢舊的輪胎，而天花板的鋁材也絕大部分來自回收的易拉罐。
　　?環(huán)保材料的選擇。選擇甲醛、苯、鉛等有毒物質以及氡等放射性物質釋放低于國家或國際標準的環(huán)保材料作為裝修和家具用材。圖書館閱覽桌椅、書報刊架、辦公家具多用實木、鋼質等天然材料，少用刨花板、中密度板、細木工板、膠合板、防火板等人造板材，降低室內空氣污染，保障讀者和工作人員的身體健康。
　　
　　4　綠色圖書館硬件設備建設
　　
　　綠色圖書館不僅需要一個綠色節(jié)能的建筑，而且還需要一系列節(jié)能、環(huán)保的硬件設備作為配套。其硬件設備建設主要包括綠色電器設備、綠色計算機設備和綠色存儲設備的建設，建設的重點是節(jié)能降耗。
　　
　　4.1　綠色電器設備建設 　　圖書館的電器設備主要包括照明設備、空調設備、防盜檢測設備和充消磁設備等。
　　圖書館對燈光照度要求較高，需要安裝大量的照明設備。全面采用節(jié)能燈管和節(jié)能燈泡將大大節(jié)省電能消耗：①采用單端熒光燈或三基色熒光燈替代白熾燈，可節(jié)電約70％以上；采用細管輕型T5熒光燈代替老式粗管T12熒光燈，可節(jié)電約35％；②與普通電感鎮(zhèn)流器相比，采用電子整流器具有功耗少、功率因數(shù)高、無噪聲干擾等優(yōu)點，節(jié)電率高達75％左右；如采用新型的節(jié)能型電感整流器代替?zhèn)鹘y(tǒng)電感整流器，無噪聲、頻閃，還克服了電子整流器價格高、使用壽命短、有電磁波污染的缺陷，比傳統(tǒng)電感整流器減少自身能耗近50％；③采用自動控制開關，如在走廊、衛(wèi)生間等場所使用人體紅外感應開關，可避免長明燈現(xiàn)象而造成電能浪費；④采用LED(發(fā)光二極管)半導體綠色照明光源，具有效率高、光色純、能耗小、無輻射和汞污染等優(yōu)點，壽命是白熾燈泡的100倍，并可節(jié)電80％以上；室外路燈可采用更加節(jié)能、環(huán)保和安全的光控或時控開關的多晶硅太陽能LED路燈。
　　圖書館中央空調系統(tǒng)大多選用冷水機組，選擇能效比高的產品，并通過PLC(可編程控制器)對空調的冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)，冷卻塔風機系統(tǒng)和主機進行智能優(yōu)化控制，根據(jù)參數(shù)變化自動調節(jié)變頻器的運行頻率，通過有效合理地調節(jié)水流量、適時啟動和停止機組，以達到最佳的節(jié)能日的。另外，可選擇新型的綠色節(jié)能空調技術，如地源熱泵中央空調系統(tǒng)：將專用管道埋入地下深處，與地下土壤進行熱量交換。冬季，空調熱泵機組從地源中吸收熱量，向建筑物供暖；夏季，熱泵機組從室內吸收熱量并轉移釋放到地源中，實現(xiàn)空調的制冷。和傳統(tǒng)空調相比，地源空調節(jié)能、維護成本低、占地空間小、零污染物排放，耗費少量電能就能達到室內四季如春的效果。
　　防盜檢測和充消磁設備在工作中將產生電磁波，應選擇符合國際和國內相關標準的名牌產品，避免因電磁輻射超標影響讀者和工作人員的身體健康。另外，可充消磁條的選擇在考慮磁性充消性能和使用壽命的同時，還要考慮磁條材料的環(huán)保性能。
　　
　　4.2　綠色計算機設備建設
　　現(xiàn)代大型圖書館普遍擁有數(shù)十臺小型計算機和PC服務器，7×24小時運行提供信息服務；擁有數(shù)百臺微型計算機作為業(yè)務用機、公共查詢用機、電子閱覽室用機，每天10余個小時連續(xù)運行，耗電量非常巨大。引進綠色計算機設備，并采用有效的軟硬件節(jié)能技術，可以取得非常明顯的節(jié)電效果。
　　?選用低能耗的服務器。多臺刀片服務器可共用系統(tǒng)背板、網(wǎng)絡端口、冗余電源、冗余風扇以及光驅、鍵盤、顯示器和鼠標等配件，其低功耗的設計節(jié)省了大量電能，比傳統(tǒng)機架式服務器節(jié)電30％以上。刀片服務器的高密度計算，有效地節(jié)約了空間；集中管理的辦式，簡化了管理，降低了維護費用。
　　?采用虛擬服務器技術。采用EMC公司的VM―ware、微軟的Hyper-V等虛擬服務器軟件，在單一服務器上運行數(shù)個、十數(shù)個或更多的虛擬機，把單臺服務器的利用率從平均15％以下提高到虛擬化后的70％以上。由于一臺高性能服務器完成了幾臺、甚至上幾臺服務器的網(wǎng)絡應用服務，因此，減少了中心機房運行的物理服務器數(shù)量。以一臺服務器實際功耗半均350瓦計算，每減少一臺服務器，每年可節(jié)電3 000千瓦時以上，再加上節(jié)約的冷卻能耗，節(jié)能效果顯著。
　　?選用低能耗的計算機部件。處理器的耗電量占整個服務器耗電量的50％至60％，可采用能耗較低的CPU，如45納米的AMD Opteron(皓龍)處理器，其采用新型智能預取和CodCore等節(jié)能技術，可關閉CPU中不用的內核和非工作區(qū)域，達到節(jié)能降耗的口的。權威的測試結果顯示，在工作狀態(tài)中，采用AMDOpteron的服務器比采用英特爾Xeon(至強)的服務器節(jié)能7.3％至15.2％；在待機狀態(tài)時，前者比后者少耗電44.1％。
　　?采用軟硬件節(jié)能手段。通過KVM(多主機切換器)系統(tǒng)，采用一套鍵盤、鼠標和顯示器，在不同操作系統(tǒng)的多個服務器之間進行切換，實現(xiàn)集中控制管理。不但可以提高系統(tǒng)的可管理性、節(jié)約機房面積、降低硬件成本，還可以節(jié)省電能消耗，避免使用多顯示器產生的輻射。另外，通過微機Windows操作系統(tǒng)“控制面板”中的“電源選項”，合理設置無用戶使用時系統(tǒng)自動關閉顯示器、硬盤以及切換到低能耗待機狀態(tài)的等待時間，可以節(jié)約大量的電能消耗，并延長計算機的壽命；用戶使用時，按任意鍵或移動鼠標即可快速恢復計算機的正常運行。
　　
　　4.3　綠色存儲設備建設
　　數(shù)字資源的建設，使圖書館裝備了海量的存儲設備，而數(shù)字資源的服務，又要求存儲設備7×24小時運行，設備運行和降溫所需的電能消耗非常大。根據(jù)IDC統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，存儲設備的耗電量約占數(shù)據(jù)中心總耗電量的37％，位居數(shù)據(jù)中心各項電力消耗之首。采用節(jié)能的綠色存儲產品和先進的綠色存儲技術米構建圖書館的存儲系統(tǒng)，是硬件設備節(jié)能降耗的關鍵。
　　?選用技術先進的存儲產品。引進采用MAID(大規(guī)模非活動磁盤陣列存儲)技術的存儲設備，設備的空閑磁盤可被暫停供電，一旦磁盤數(shù)據(jù)被訪問時，即快速恢復供電，啟動相關磁盤。因為空閑磁盤處于休眠狀態(tài)，所以存儲設備的能耗明顯降低，節(jié)約電能可達30％，同時也延長了磁盤壽命。采用具備Thin Provi―sloning EqualLogic(自動精簡配置)技術的存儲設備，創(chuàng)建卷或LUN時只分配應用程序預計所需的邏輯容量，而存儲的物理容量只有被真正寫入數(shù)據(jù)時，才會被分配使用。這樣多個服務器和應用程序可共享空閑存儲空間，提高存儲的利用率，從而有效地節(jié)省了能耗。
　　?采用存儲虛擬化技術。存儲虛擬化有三種方式，即基于主機的虛擬化、基于存儲設備的虛擬化和基于網(wǎng)絡的虛擬化。前兩種虛擬化獨立性、靈活性和擴展性較差，是性能較低的初級虛擬化技術；基于網(wǎng)絡的虛擬化獨立于服務器和存儲系統(tǒng)，性能優(yōu)越，技術先進，是存儲虛擬化的發(fā)展方向。基于網(wǎng)絡的存儲虛擬化技術能將不同品牌異構的存儲子系統(tǒng)整合成一個邏輯存儲池，在其中按需建立邏輯卷，并將這些邏輯卷按一定的讀寫授權分配給存儲網(wǎng)絡上的應用服務器，以達到整合存儲系統(tǒng)、提高存儲空間利用率、實現(xiàn)集中管理、保護原有投資、降低存儲成本的目的，從而減少了存儲設備的需求，相應地節(jié)約了電力消耗。
　　?使用固態(tài)硬盤存儲。固態(tài)硬盤(Solid StateDisk)是由控制單元和固態(tài)存儲單元(通常指FLASH芯片)組成的硬盤。目前高端的存儲設備已開始采用固態(tài)硬盤，大型主流存儲廠商發(fā)布了相關產品并已正式投入市場。固態(tài)硬盤使用閃存芯片，沒有普通硬盤的磁頭、磁盤等磁性介質和機械結構，因而存取速度快、抗震性能佳、工作溫度范圍寬、無噪音、能耗低，具有更高的性能、可靠性和耐用性。固態(tài)硬盤lOPS的速度，讀是傳統(tǒng)硬盤的100倍，寫是10倍，而能耗是傳統(tǒng)硬盤的20％，并且運行不產生任何熱量，減少了設備的冷卻耗能。成本較高是采用固態(tài)硬盤的主要缺點，但固態(tài)硬盤的價格每年在以60％的速度下滑。可以預見，綠色環(huán)保的固態(tài)硬盤因其優(yōu)異的性能，使用會越來越普及。
　　?采用先進的存儲技術。磁盤轉速越高，存取速度越快，但耗電量也越大，如15 000轉的硬盤耗電量是7 500轉硬盤的4倍。圖書館存儲設備中的部分數(shù)據(jù)需要經常高速訪問，部分數(shù)據(jù)訪問量較小，還有些數(shù)據(jù)長期無人訪問。采用分級存儲技術，通過分級存儲管理軟件設置分級策略，根據(jù)數(shù)據(jù)的訪問頻率、性能要求、保留時間、容量等因素，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在存儲設備之間的自動遷移，將經常訪問的關鍵數(shù)據(jù)存放在高轉速的光纖硬盤上，而將一些訪問量低、效能要求不高的數(shù)據(jù)遷移到低轉速的SATA磁盤中，實現(xiàn)分級存儲，可降低存儲設備的總體成本和能耗。
　　
　　5　結語
　　
　　隨著綠色環(huán)保理念的深入人心，綠色圖書館建設已經引起圖書館界的高度重視，建設綠色圖書館也成為貫徹落實科學發(fā)展觀在圖書館建設中的具體體現(xiàn)。通過綠色圖書館硬件設施的建設，圖書館不僅節(jié)約了大量的能源消耗，降低了運營成本；而且還促進了與自然的和諧統(tǒng)一，增添了自身的可持續(xù)發(fā)展能力，取得了良好的經濟效益和社會效益，同時也為全面營造綠色圖書館提供了堅實的物質和環(huán)境基礎。

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