能源效率（Energy Efficiency）就是單位能源所帶來的經濟效益的多少，即能源利用效率的問題。世界能源委員會1995年對能源效率的定義是“減少提供同等能源服務的源投入”。對于能耗高居不下的數據中心，研究提高能源效率具有深遠的社會效益和經濟效益。
數據中心一般由所在地電網或專用的發電設施提供電力供應，經過變、配電等環節處理后，為數據中心的用電設備提供電源。目前，數據中心耗電量占全球耗電總量的1%。2011年，美國數據中心的耗電量已達1 000億度，占全美總耗電量的2.5%，中國也達到了2.4%。資源環境問題已成為數據中心發展的瓶頸。
數據中心的能耗由以下幾部分組成。
（1）IT設備。
（2）制冷系統設備。
（3）供配電系統設備。
（4）其他設備。
典型數據中心能耗構成如圖2-1所示。其中，數據中心能耗比重最大的部分為IT設備，其次為制冷系統設備、供配電系統設備及其他消耗電能的數據中心設施。
數據中心性能評價指標有很多，在已經頒布的性能指標中最常見的是電能利用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）。在我國，PUE不但是數據中心研究、設計、設備制造、建設和運維人員最為熟悉的數據中心能源效率指標，也是政府評價數據中心工程性能的主要指標。
除了能源效率，數據中心還有多項其他性能指標，按照國際標準組織ISO的定義統稱為關鍵性能指標，或者稱為關鍵績效指標，研究這些指標對于數據中心同樣具有十分重要的意義。 2007年，綠色網格組織（The Green Grid，TGG）制定了數據中心能效比指標PUE，即電源利用效率。其基本計算方法為
TGG和ASHRAE給出的PUE的定義相同：數據中心總能耗Et與IT設備總能耗Ei之比。而《數據中心 資源利用第3部分：電能能效要求和測量方法》（GB/T 32910.3—2016）將PUE的概念引申為EEUE：數據中心總電能消耗與信息設備電能消耗之間的比值。其定義與PUE定義相同，不同的是把國際上通用的PUE（Power UsageEffectiveness）改成了EEUE（Electric Energy Usage Effectiveness）。根據Malone等最初對PUE的定義，Et應為市電公用電表所測量的設備總功率，即通常所說的數據中心總的設備耗電量，與GB/T 32910.3—2016規定的Et應為采用電能計量儀表測量的數據中心總電能消耗的說法相同。
數據中心機房的PUE實際上反映用戶總輸入電能中到底有多少電能真正被饋送到IT設備上。PUE值越大，表示用于確保IT設備安全運行所配套的，由UPS供電系統、空調系統、輸入/輸出供配電系統及照明系統等所組成的動力和環境保障基礎設施所消耗的電功耗就越大。PUE指標還可以根據考察范圍和對象細化為不同的分項指標。
（1）數據中心基礎設施效率（Data Center Infrastructure Efficiency，DCIE）：PUE指標的倒數，反映數據中心IT設備能耗在數據中心總能耗中的占比。
（2）局部PUE（partial PUE，pPUE）：數據中心PUE概念的延伸，用于對數據中心的局部區域或設備的能效進行評估和分析。
（3）制冷負載系數（Cooling Load Factor，CLF）：數據中心中制冷設備耗電與IT設備耗電的比值。
（4）供配電負載系數（Power Load Factor，PLF）：數據中心中供配電系統耗電與IT設備耗電的比值。
（5）其他負載系數（Other Load Factor，OLF）：數據中心除IT負載、制冷設備及供配電設備之外的系統或設備損耗（如監控、安防）與IT設備耗電的比值。
（6）可再生能源利用率（Renewable Energy Ratio，RER）：用于衡量數據中心利用可再生能源的情況，以促進太陽能、風能、水能等可再生、無碳排放或極少碳排放的能源利用。在一般情況下，RER是指在自然界中可以循環再生的能源，主要包括太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能和海洋能等。可再生能源對環境無害或危害極小，而且資源分布廣泛，適宜就地開發利用。與可再生能源相對的是煤、石油、天然氣等化石燃料及核能。
其中，PUE與DCIE及CLF、PLF和OLF之間的關系為
隨著數據中心規模擴大及建筑體量的增大，冷水系統方案得到越來越多的應用。隨之而來的是大量水資源的消耗及循環水的凈化處理問題。同時，若采用蒸發冷卻方案，其對清潔水的要求也越來越高。從能源利用的綜合角度來看，單純地靠PUE指標難以全面準確地評估數據中心的能耗水平，為全面合理地評價綠色數據中心工程，TGG在2009年首次提出并引入針對水利用效率評價的WUE（Water Useage Effectiveness）指標。水利用效率作為評價數據中心用水狀況的指標，定義為數據中心水資源的全年消耗量與數據中心IT設備全年耗電量的比值，單位為L/kW·h。
目前，可采用水蒸發冷卻的方法來促使制冷空調系統效率的提升，尤其在環境干燥的地區。但與此同時，PUE指標的降低也帶來了水資源消耗的升高。對于采用冷水方案的工程，PUE與WUE存在一定的負相關性。 這也決定了在實踐應用中需要進行權衡，找到兩者之間合理的平衡區間。與此對應的是，如今很多大型數據中心工程都選址在北方等氣候寒冷、干燥的地區，水資源短缺也是需要考慮的重要問題。
以往人們對數據中心資源消耗的關注點往往集中在其電力消耗或燃料消耗上，認為一個數據中心只要電力指標優良，就可以認定為其為綠色數據中心；但近幾十年來，全球承受著曠日持久的系統性干旱，并且隨著人口的增長，工業規模的擴大，水資源消耗變得越來越緊迫，全球水資源缺乏的現狀不會改變。因此，面對水資源日趨匱乏的態勢，業內也逐漸將目光轉移到數據中心的水資源消耗上來；根據Uptime Institute的調查數據，數據中心平均規模大約為1MW，每年消耗的水量為26 600～30 400立方米。
數據中心使用水的主要目的是散熱，即利用水作為載冷工質持續帶走IT設備熱量。最常見的為冷凍水系統和冷卻水系統，在這些系統中，冷水流經計算機機房的制冷單元；風扇吹過冷凍水散熱盤管，向IT設備提供冷空氣；然后水流回冷卻裝置中被重新冷卻。冷卻水系統依靠冷卻塔利用水的蒸發來散發熱量，利用水與空氣流動接觸后進行冷熱交換帶走熱量達到蒸發散熱降低水溫的目的。
采用傳統水冷空調系統的數據中心在運行過程中水資源的消耗主要來源于冷卻塔（尤其是開式冷卻塔）的運行。通常一個1MW的數據中心通過冷卻塔每小時泵送約230m3的冷凝水，會有1%～2%的水被蒸發、作為細水霧被風吹走。每年大約會消耗25400m3的水。另外，冷凝水被重復蒸發并排放到大氣中，會攜帶礦物質、灰塵及其他污染物。這些水必須被定期處理。上述規模的數據中心每年通過排放或補水大約會消耗5 000m3的水。
總體來講，使用傳統水冷方式的1MW數據中心，每年用水量大約為30 000m3，這些數據并沒有將數據中心加濕系統和空調末端泄水的消耗計算在內；另外，隨著時間的推移，在水冷設備上，尤其是換熱器翅片或換熱管上會累積水垢或雜質，在去除這些影響空調運行安全和運行效率的污垢時，常用的方法是用水沖洗并排空，這一過程也消耗了大量的水資源。
采用水冷空調系統的數據中心，其耗水主要來源可概括為以下幾個方面。
(1）冷卻水蒸發
采用冷卻塔制取低溫冷卻水時，數據中心的熱量主要靠冷卻水的蒸發散發到大氣環境中（采用干式冷卻器的系統主要依靠空氣與冷卻水的對流換熱，但其效率低，占地面積較大，且對氣候條件的要求較為苛刻），水蒸發損失為數據中心水資源消耗的主要部分。
(2）冷卻水排水
通常，數據中心冷卻水系統的運行水溫為32℃/37℃，該溫度較容易滋生細菌，適宜藻類和污垢的生長及在管壁上的附著，并且需要通過冷卻水排污來配合控制加藥濃度，這一過程也會產生水的消耗。
(3）IT房間加濕用水
冬季，尤其是我國北方地區，室外環境相對濕度較低，機房內濕度受此影響需通過加濕系統維持機房內的濕度要求，需要消耗加濕用水。
(4）軟化水設備用水
冷凍水及加濕水等閉式水系統在運行過程中由于泄漏、排水會造成一定的損失，為保證運行安全及系統壓力，需要及時補充軟化水，通過軟化水設備對市政補水處理后補充到系統中。
(5）設備維護用水
系統運行過程中，沖洗、管道壓力測試等需要的用水。
(6）柴發系統運行及維護用水
此部分為柴發機組排煙凈化及機組冷卻用水，這部分水資源消耗所占比例較小。此外，季節不同，數據中心各項用水比例會發生明顯變化。 WUE指標目前還沒有被廣泛用于工業中，并且很少被引用，但水已經成為數據中心十分顯著的因素，未來水資源利用效率一定會進入PUE度量工作中。
數據中心碳排放越來越受到全球關注。美國環境保護署（EPA）將數據中心作為美國能源消耗的主要源頭之一。EPA為各州政府設定的碳排放目標是：到2030年實現100%可再生能源電力供應，到2050年實現碳中和，即溫室氣體排放較1990年減少85%，其余15%碳排放則以補償方式（如植樹造林）消除。
二氧化碳是對地球溫室效應影響最大的氣體，占大氣層中溫室氣體的76%。二氧化碳被大量排放到大氣層中，在大氣層中可存在約100年。從數據中心總體生命周期來看，“碳排放”術語也包含數據中心內所有組件（服務器、UPS、建筑外壁、制冷系統等）在制造過程所排放的二氧化碳。這類碳排放可以用“隱含碳”這一術語加以表達。“碳排放”術語還包括數據中心在運營中（耗電產生的碳排放）、維護時（消耗品的更換，如電池、電容器等）及數據中心生命周期完結時組件報廢處理所產生的碳排放。
TGG于2010年創造的碳利用效率（Carbon Usage Effectiveness，CUE）也已經成為綠色數據中心最重要的另一個指標。CUE是一個度量單位，用于測量每天數據中心的碳使用量。
在美國，數據中心管理員通過閱讀電表并乘以本地碳因素的數量（這可由數據中心的能源消耗提供），可以得到大概的碳測量結果。大型數據中心的管理員可通過設施的整體能源消耗的二氧化碳放射等同物除以總體IT能耗去計算CUE值。得出的結果是每千瓦時產生多少克二氧化碳。最完美的CUE值是0.0，這意味著在數據中心運營中沒有產生任何碳排放。
隨著能源成本的增加及對環境的擔憂，促使人們尋求方法降低溫室氣體排放量，尤其是碳排放。除了幫助人們制定精明決策改變對全球溫室效應的影響，碳利用效率還可幫助組織在某些行業獲得綠色計算財政激勵。
影響數據中心碳足跡的主要因素有3個：數據中心位置、IT負載、電氣效率。
碳排放交易（簡稱碳交易）是為促進全球溫室氣體減排，減少全球二氧化碳排放所采用的市場機制。聯合國政府間氣候變化專門委員會通過艱難談判，于1992年5月9日通過《聯合國氣候變化框架公約》（UNFCCC，以下簡稱《公約》）。1997年12月于日本京都通過了《公約》的第一個附加協議，即《京都議定書》（以下簡稱《議定書》）?！蹲h定書》把市場機制作為解決以二氧化碳為代表的溫室氣體減排問題的新路徑，即把二氧化碳排放權作為一種商品，從而形成了二氧化碳排放權的交易，即碳交易。
碳交易是指運用市場經濟來促進環境保護的重要機制，允許企業在碳排放交易規定的排放總量不被突破的前提下，可以用這些減少的碳排放量，使用或交易企業內部及國內外的能源?！蹲h定書》第17主題規定，碳排放交易是一個可交易的配額制度，以議定書附件B所列承諾的減排和限排承諾計算的配額為基礎。例如，全球限定100單位的碳排放量，A國獲得15單位的指標，B國獲得10單位的指標，其他國家則獲得其余75單位的指標。如果A國只排放了10個單位，而B國排放了12個單位，B國就可以從A國購買2個單位的碳排放量。目前，在推動碳排放交易方面，歐盟走在世界前列，已經制定了在歐盟地區適用的氣體排放交易方案，通過對特定領域的萬套裝置的溫室氣體排放量進行認定，允許減排補貼進入市場，從而達到減少溫室氣體排放的目標。
工業和信息化部、國家機關事務管理局、國家能源局制定了《國家綠色數據中心試點工作方案》（以下簡稱《方案》），組織重點?。▍^、市）圍繞生產制造、能源、電信、互聯網、公共機構、金融等重點應用領域選擇一批代表性強、工作基礎好、管理水平高的數據中心，開展綠色數據中心試點創建工作，提升試點數據中心節能環保水平。
方案中提到，加強公共服務能力建設。整合行業現有資源，建立綠色數據中心公共服務平臺，培育一批第三方檢測評價機構、節能服務公司等；探索綠色數據中心節能量交易、融資租賃等金融服務模式。鼓勵在數據中心領域推廣合同能源管理和融資租賃等新型服務模式，研究節能量交易等新型方式。
