淺談機(jī)房建設(shè)中PUE

訊道通信工程
 

   隨著電子信息系統(tǒng)機(jī)房IT設(shè)備高密度的集成化，解決設(shè)備散熱及機(jī)房散熱量日漸趨高的現(xiàn)象開始受到了各界強(qiáng)烈關(guān)注。而根據(jù)研究顯示，IT/電信目前相關(guān)的碳排放已經(jīng)成為最大的溫室氣體排放源之一，由此一年產(chǎn)生的碳排放為8.6億噸，且該領(lǐng)域的排放勢頭還在隨著全球?qū)τ?jì)算、數(shù)據(jù)存儲和通信技術(shù)需求的增長快速上升。即使人們大力提高設(shè)備、機(jī)房結(jié)構(gòu)等裝置和數(shù)據(jù)中心的能效，到2020年，全球IT相關(guān)碳排放也將達(dá)到15.4億噸。所以越來越多的人開始關(guān)注綠色機(jī)房的建設(shè)，綠色機(jī)房建設(shè)中關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)是PUE值。

一、PUE是什么？

Power Usage Effectiveness的簡寫，是評價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載使用的能源之比，是DCIE(data center infrastructure efficiency )的反比。PUE = 數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗，PUE是一個(gè)比值，基準(zhǔn)是2，越接近1表明能效水平越好。

PUE(PowerUsageEffectiveness，電源使用效率)值已經(jīng)成為國際上比較通行的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)。PUE值是指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示一個(gè)數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高。

二、影響PUE的主要因素

1.機(jī)房空調(diào)的耗電量

   由于現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)機(jī)房中的空調(diào)負(fù)荷主要來自于計(jì)算機(jī)主機(jī)設(shè)備、外部輔助設(shè)備的發(fā)熱量，其中服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等主設(shè)備占到設(shè)備散熱量的80%。所以隨著服務(wù)器集成密度的持續(xù)增高，服務(wù)器機(jī)柜設(shè)備區(qū)就成為了機(jī)房內(nèi)主要的熱島區(qū)域。服務(wù)器設(shè)備熱密度越來越大。機(jī)房下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是將抗靜電活動地板下空間作為空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)靜壓箱，空調(diào)機(jī)組由通風(fēng)地板向機(jī)柜、設(shè)備等熱負(fù)荷送風(fēng)?？墒钱?dāng)冷風(fēng)從高密度機(jī)柜前面的地板出風(fēng)口送出的冷風(fēng)至機(jī)柜中部時(shí)，冷風(fēng)已經(jīng)被服務(wù)器全部吸收，所以若機(jī)柜上半部分沒有足夠的冷量，就會導(dǎo)致機(jī)柜上半部分的設(shè)備無法正常運(yùn)行。

機(jī)房空調(diào)的冷量不浪費(fèi)，有效地利用可以很大地提高空調(diào)的利用率。在實(shí)現(xiàn)機(jī)房制冷的前提下，空調(diào)運(yùn)行也可以節(jié)能。通過空調(diào)系統(tǒng)一系列的優(yōu)化，可以降低整個(gè)機(jī)房的PUE值。

機(jī)房建設(shè)中空調(diào)系統(tǒng)通過最新的技術(shù)，我們可以把空調(diào)的能耗占整個(gè)機(jī)房總能耗的比值控制在15%左右。這樣整個(gè)機(jī)房的PUE值就可以控制在2以下。

2、UPS的耗電量

   數(shù)據(jù)中心的UPS電源占機(jī)房總功耗的5%左右。而UPS自身的功率占UPS的7%左右。而且機(jī)房建設(shè)的等級越高需要UPS的數(shù)量就越多。比如：一個(gè)國標(biāo)C級的機(jī)房配置一臺400KVAUPS就可以滿足要求，若這個(gè)機(jī)房中的負(fù)載沒有變化，只是等級從C級變成A級，則UPS就會從一臺400KVA變成四臺400KVA的UPS。所以解決UPS的自身功耗也是非常重要的。如果機(jī)房供電的電源質(zhì)量非常好，UPS的工作方式就可以采用后備式的方式。正常工作市電通過UPS的旁路直接給負(fù)載進(jìn)行供電，UPS處于備份狀態(tài)。市電停電以后，直接轉(zhuǎn)換成UPS電池供電模式。通過這樣的方式可以節(jié)約所有UPS的自身功耗的電量。從而有效的提高PUE值。

3.IT設(shè)備的耗電量

   PUE無論這樣變化，都是大于1的乘數(shù)因子。要做到最佳節(jié)能，降低服務(wù)器等IT設(shè)備的功耗，才是最有效的方法。比如1W的IT設(shè)備需要總功耗電量為1.6W。當(dāng)降低服務(wù)器設(shè)備功耗為0.8的時(shí)候，數(shù)據(jù)中心總功耗立即降為0.8×1.6=1.28。IT設(shè)備降低了0.2，而總耗電量降低了 0.32。國外先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房PUE值通常小于2，而我國的大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE值在2-3之間。所以國內(nèi)機(jī)房內(nèi)芯片級主設(shè)備1W的功耗會導(dǎo)致總體耗電量達(dá)到2-3W，而國外機(jī)房內(nèi)芯片級主設(shè)備1W的功耗只會導(dǎo)致總體耗電量為2W以下。

三、PUE的缺陷

   PUE是評估和跟蹤數(shù)據(jù)中心電源利用率的一種手段，通過這個(gè)指標(biāo)可以幫助我們了解設(shè)施改進(jìn)的效果，但我們很快陷入了PUE極限運(yùn)動大賽，可以說，很多廠商宣稱的PUE數(shù)值是不可信的，因?yàn)闆]有一家廠商能提供如何獲取這些數(shù)值或如何測量的詳細(xì)信息，因此PUE已經(jīng)成了一個(gè)被操縱的數(shù)字。幾乎每個(gè)人都知道，PUE的定義非常簡單，它等于輸送給數(shù)據(jù)中心的功率除以IT設(shè)備真實(shí)使用的功率的值。

   那么是什么使PUE的數(shù)值變得如此低呢？很簡單，減少分子或增加分母可以使PUE變得更小，PUE的值越小越好，因此近來出現(xiàn)了人為操縱的跡象，例如，有人選擇了最佳的測量時(shí)機(jī)，選擇戶外很冷，照明系統(tǒng)全部關(guān)閉，用戶幾乎不在線時(shí)測量，甚至關(guān)閉冗余制冷系統(tǒng)才進(jìn)行測量，這種時(shí)候測得的PUE值當(dāng)然會很低，但它的確已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了事實(shí)。

   數(shù)據(jù)中心輸入總功率越小，PUE可能越好，不知道是怎么測量IT負(fù)載功率的，如果是讀取的UPS輸出功率，那么還得加上PDU（配電裝置）的傳輸損耗，布線損耗，機(jī)柜風(fēng)扇用電等，這樣才能讓等式中的分母變大，使PUE變得更小，如果數(shù)據(jù)中心的供電是建筑物內(nèi)其它功能設(shè)施共享，如辦公室，會議室，餐廳和大堂，或共享空調(diào)系統(tǒng)制冷機(jī)房或冷卻塔，如果不能獨(dú)立測量，那需要精確估算數(shù)據(jù)中心輸入功率，這對計(jì)算PUE是至關(guān)重要的。

四、PUE的監(jiān)控意義

   作為評估綠色數(shù)據(jù)中心的重要指標(biāo)，我公司的保鏢1號能實(shí)現(xiàn)對PUE全面24小時(shí)監(jiān)控，PUE的監(jiān)控至關(guān)重要，能有效的評估和跟蹤數(shù)據(jù)中心電源利用率，這樣我們就能有方向性的提高機(jī)房的電源利用率，減少能源消耗，從而降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)行成本。