互动科普

在网上搜索一次，将消耗多少电能？这是美国《商业周刊》在2008年4月做的一个有趣的测试，然而测试结果令所有人大吃一惊：当我们输入关键词，点击“搜索”后的几秒钟内，整个过程消耗的电能竟能让一个11W的灯泡持续发光1个小时！全球有8亿多网民，如果平均每人每天搜索一次，又将耗费多少电能？

就在人们还没算清8亿多网民在网上搜索将耗费多少电能时，美国《地球物理通讯》杂志上的一篇报道再次引起人们的强烈关注：美国加利福尼亚大学的科学家研究发现，在电脑的制造和使用过程中向大气排出的温室气体，竟比世界最大的火电站还要多。

在这一系列令人震惊的数据背后，是电脑等现代办公设备对能源的高度消耗。

消耗了多少能量

办公设备到底消耗了多少能源？这可能是很多人心中的疑问。2008年6月，中国节能产品认证中心的研究人员朱春雁和同事给出了一个比较准确的答案。他们在调查办公设备的耗能状况时发现，很多企业和政府部门的工作人员为了方便，即使长时间不使用电脑，在工作时间内也不会关机，因此很多办公电脑长期处于待机状态。从测试得到的数据来看，电脑的待机功耗普遍高于25W，待机时间平均为每天4.6小时。如果按每年工作240天计算，每台电脑在待机时间就会浪费电能约40.8千瓦时［2007年，我国的电脑数量已超过1亿台，按这一数量计算每年电脑的待机耗电量将超过40亿千瓦时］。

打印机、复印机、传真机的待机能耗也不可小视。虽然与电脑相比，外部设备的能耗相对较低（打印机的待机功耗约为10W，传真机为6.5W左右，只有复印机稍高，为29W左右），但外部设备的使用时间一般不会超过3小时，大多数情况下都在待机：打印机和复印机的待机时间一般为6～7小时，传真机则24小时都在待机。目前，我国共有打印机2,000多万台、传真机1,500多万台、复印机约500万台，如果仍按240个工作日计算，外围设备浪费的电能将超过10亿千瓦时。

办公设备正常运行时，耗电量将远超过待机能耗。通常情况下，一台电脑的功率在200W左右，如果按每天平均运转4小时、全年240天来计算，全国电脑的耗电量将超过200亿千瓦时。外部设备的运行功率是待机功率的3倍左右，也就是说，正常运行的外部设备将耗电约15亿千瓦时（运行时间约为待机时间的1/2）。这样一来，常见办公设备的耗电量就高达约300亿千瓦时。即便这一数字已让我们感到吃惊，然而还有一个耗电大户尚未统计在内。

11月17日，全球高性能计算机TOP500排行榜的官方网站发布了最新的TOP500名单（即世界最强超级计算机排名）。从名单上的数据可以看到，虽然很多超级计算机或数据中心已拥有很高的能效，但它们的耗电量与计算能力一样，都远远超过了普通计算机，达到了兆瓦级。如果兆瓦这个抽象概念还不能让你对耗电量有深入了解，那么我们来看一个直观的例子。Google公司位于美国达拉斯的数据中心消耗的电力，可以满足一个拥有8万人口的小城市的日常电力需求，而这还只是Google众多庞大数据中心中的一个。为此，该公司每年缴纳的电费就超过5,000万美元。

使计算机整体能耗迅速上升的原因还有低端服务器的普及。英特尔公司法律与企业事务部副总裁兼全球公共政策总监简睿杰接受记者采访时说：“随着数据中心越来越多，规模也越来越大，数据中心所使用的电力在所有电力使用中所占比重，在过去几年的时间里上升得很快。”根据全球著名市场咨询和顾问机构IDC的预测，假设每台服务器能耗维持在2005年的水平，到2010年时，服务器消耗的电能将比2005年增长40%。

近10年来，我国IT设备的数量增长非常迅速。除了电脑、打印机、服务器等，还有数量惊人的路由器、交换机等其他IT设备，据统计，我国IT类办公设备每年的总耗电量约为400亿~500亿千瓦时，相当于三峡电站全年发电量的1/2。

降低电脑能耗

不过，很多IT厂商已经意识到办公设备的大量使用将使能源和环境问题雪上加霜，他们已经开始改进产品，降低设备的运行和待机能耗。

美国英特尔公司是全球最大的电脑硬件厂商，从20世纪末开始，该公司就在推广节能技术。1999年，英特尔公司推出即时可用个人计算机技术（Instantly Available PC，IAPC），这项技术能让电脑在未处于工作状态时自动进入STR（Suspend to RAM，挂起到内存）状态：进入该状态前，系统会把工作时的数据存放到内存中；在STR状态下，电源仍然继续为内存等主要设备供电，以确保数据不丢失，而其他元件均处于关闭状态，系统的耗电量极低。此时，一旦我们按下电脑上的任意一个键，系统就会被“唤醒”，马上从内存中读取数据并恢复到STR之前的工作状态。

这项技术不仅能降低电脑的待机功耗，还能缩短开机时间、提高运行效率。研究人员测定功耗时发现，应用了IAPC技术的电脑的运行能耗下降了60%；在“睡眠状态”下，电脑的功率不到5W，而且在此状态下，个人计算机仍可保持连接状态，能通过网络完成工作任务。目前，大多数台式计算机都采用了IAPC技术。

除了IAPC技术，英特尔公司还在以其他方式大幅提升电脑能效，在提高计算机性能的同时降低能耗。最近，该公司的研究人员正在研究一项新型电源管理技术——“平台电源管理”。这项技术可以持续监控计算机在运行中的变化，及时关闭未使用的系统组件，例如无线设备或USB端口。初步研究显示，该技术可以将电脑闲置时的能耗降低30%以上。

2007年，另一家IT巨头IBM也宣布，将在今后3年里，投入10亿美元打造绿色数据中心，在不增加能耗的情况下，使数据中心的计算能力提高一倍，并推出包括服务器散热、数据中心供电管理工具和新芯片技术等多个能源解决方案。同样从事服务器生产的Sun公司也在积极应对设备的高能耗问题。今年4月，这家公司的环境责任官巴帕特（Bapat）在接受记者采访时指出，他们将对服务器实施节能改进，以改善企业数据中心的耗能状态：“我们将引入电源管理概念，根据这种概念，未来服务器将对企业内部的能源政策作出反应。例如，功耗1,000W的服务器可以500W的功率运行，在用户发出限制指令后，服务器将自动按新条件运行。”

打印机的节能技术

在打印设备领域，“节能运动”同样在如火如荼地进行。自上世纪70年代诞生以来，喷墨打印机以出色的性价比得以迅速推广。目前，很多喷墨打印机都采用的是热喷墨打印技术（即发泡式喷墨）。这项技术的原理并不复杂：利用薄膜电阻器，在墨水喷出区中将浓度低于0.5%的墨水加热（约300℃），形成一个气泡，气泡在极短时间内(小于10微秒）扩展开来，迫使墨滴从喷嘴喷出。此后，气泡消逝，喷嘴的墨水缩回。紧接着，墨水表面张力会产生吸引力，让新的墨水补充到墨水喷出区。

不过，这种技术存在较为明显的缺陷：打印机在运行时，会反复给墨水喷出区的墨汁加热，这个由电能转化为热能，再由热能转化为机械能的过程非常耗电。

为了解决耗电难题，EPSON公司将微压电技术引入打印机，让电能直接转化为机械能。微压电技术属于常温常压打印技术，在这类打印机的喷嘴附近，存在许多小型压电陶瓷，当两端电压发生变化时，压电陶瓷就会伸展或收缩，改变形状。如果把代表图像信息的电压加到压电陶瓷上，压电陶瓷的伸缩振动将随着图像信息电压的变化而变化，使喷头中的墨水均匀准确地喷出墨水。过去几年，EPSON公司的研究人员仍在对精准微压电技术进行改进，让喷墨打印机的能耗降低了73%（比如EPSON超高速商务喷墨打印机ME office 70的工作能耗仅为１3Ｗ）。

长久以来，人们都只看到办公设备对能源的消耗，而忽略了这些设备的生产环节。不过，随着能源环境问题日益严峻，企业环境理念的不断提高，很多办公设备生产厂商都已意识到这个问题。

1998年，EPSON公司发起“通过节能的CO2减排”的活动，让全球的分公司开始节能减排。通过在生产和办公过程中使用太阳能等新能源、改造设备降低耗电量、精简生产流程等措施，一年就能节省近500万千瓦时的电力，比1990年少排放了约50%的温室气体。

办公设备的能耗问题也引起了全球范围的关注，很多国家都已颁布了节能产品认证条例，希望以此促进节能技术的进步。EPSON公司副总经理林中庸曾对记者说：“如果将各种办公设备运行时的能源利用率提高到90%，并降低待机功耗，每年将减少温室气体排放量5,000多万吨，节省能源开支50多亿美元。”