數(shù)據(jù)中心的高耗能,不僅給使用者帶來了沉重負(fù)擔(dān),也造成了全社會(huì)能源的巨大浪費(fèi),越來越多的數(shù)據(jù)中心在建設(shè)和運(yùn)維時(shí)將電能利用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)列為一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo),追求更低的PUE值,建設(shè)綠色節(jié)能數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)共識(shí)。
新的國家標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50174-2017在對(duì)電能利用效率(PUE)和水利用效率(WUE)進(jìn)行檢測和計(jì)算方面也作了相關(guān)的要求,而且部分企業(yè)和機(jī)關(guān)已經(jīng)將PUE作為節(jié)能減排工作的重要考核內(nèi)容,因此,PUE已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)與運(yùn)維工作的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
PUE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,基準(zhǔn)是2,越接近1表明能效水平越好、綠色化程度越高。
一、能耗分析
從PUE比值來看,“PUE=數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗=(IT設(shè)備能耗+其他非IT設(shè)備能耗)/IT設(shè)備能耗=1+其他非IT設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗”。其中1為定值,關(guān)鍵因素為“IT設(shè)備能耗”和“其他非IT設(shè)備能耗”。
1、IT設(shè)備能耗
IT設(shè)備作為數(shù)據(jù)中心的核心部分,顯而易見,數(shù)據(jù)中心的能耗主要來自IT設(shè)備的電能開銷。據(jù)統(tǒng)計(jì),IT設(shè)備的能耗約占數(shù)據(jù)中心總能耗的50%,主要集中在服務(wù)器、路由器、交換機(jī)、存儲(chǔ)等設(shè)備上,其中服務(wù)器系統(tǒng)約占50%,存儲(chǔ)系統(tǒng)約占35%,網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備約占15%。
2、其他非IT設(shè)備能耗
非IT設(shè)備能耗涉及UPS、空調(diào)、裝修、照明等方面,甚至變壓器、母線等也影響著能耗。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的能源幾乎都消耗在電源設(shè)備、冷卻設(shè)備和照明設(shè)施上,而空調(diào)為其中占比最大的。很多數(shù)據(jù)中心都是采用風(fēng)冷式精密空調(diào),受房間結(jié)構(gòu)限制,精密空調(diào)的效率較低,導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的整體能耗較高。UPS主機(jī)的自身損耗是數(shù)據(jù)中心能耗不可忽視的一項(xiàng)重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì),當(dāng)UPS負(fù)荷超過30%時(shí),UPS的效率才接近90%。很多數(shù)據(jù)中心考慮后期擴(kuò)容預(yù)留冗余比較大,運(yùn)行初期負(fù)荷不足20%,UPS效率可能還達(dá)不到80%,對(duì)自身損耗非常大。
二、節(jié)能措施與建議
根據(jù)PUE公式,節(jié)能主要考慮IT設(shè)備能耗和其他非IT設(shè)備能耗兩方面。
1、IT設(shè)備節(jié)能措施
有效規(guī)劃,淘汰部分老舊設(shè)備。大多數(shù)數(shù)據(jù)中心仍有舊的技術(shù)平臺(tái)處于運(yùn)行中,供進(jìn)行存檔或研究之用,或者有一些應(yīng)用服務(wù)器雖在運(yùn)行,但根本沒有用戶。盤存這些系統(tǒng)并制定淘汰計(jì)劃是很有必要的,即使系統(tǒng)沒有實(shí)際被淘汰,也可以使其脫機(jī)并關(guān)閉。
采用合理技術(shù),有效整合資源。一是大多數(shù)新服務(wù)器都具有電源管理功能,系統(tǒng)管理員應(yīng)在具有電源管理功能的所有設(shè)備上啟用該功能。二是將多個(gè)不沖突的舊技術(shù)平臺(tái)上的應(yīng)用合并到新服務(wù)器上,既可以減少服務(wù)器數(shù)量,又可以提高設(shè)備的利用率。三是對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化,最大限度地提高服務(wù)器運(yùn)行能力,同時(shí)還能減少服務(wù)器數(shù)量,大幅降低IT功率需求。
2、其他非IT設(shè)備節(jié)能措施
UPS節(jié)能。合理計(jì)算和規(guī)劃數(shù)據(jù)中心UPS容量,提高UPS效率,盡量選擇多機(jī)并聯(lián)模式,避免大容量UPS單機(jī)運(yùn)行。如可以用多臺(tái)小功率UPS并聯(lián)運(yùn)行的模式代替一臺(tái)大功率單機(jī)運(yùn)行模式,通過控制開啟小功率UPS的數(shù)量,既滿足容量需要又提高單臺(tái)UPS的負(fù)載率和轉(zhuǎn)換效率。
空調(diào)節(jié)能。通過建設(shè)冷、熱通道,對(duì)高功率密度的機(jī)柜封閉冷熱通道等措施,優(yōu)化數(shù)據(jù)中心氣流組織,有效提高空調(diào)的效率。我國大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心運(yùn)行溫度為23℃~24℃,新國標(biāo)已將運(yùn)行最高溫度調(diào)整到27℃。據(jù)估算,制冷參數(shù)變化1℃,可能產(chǎn)生5%—10%的能耗變化,芯片耐高溫性能不斷提升,設(shè)備正常運(yùn)行溫度也不斷提高,適當(dāng)調(diào)整數(shù)據(jù)中心溫度可有效節(jié)約能耗。
充分利用自然資源。室外溫度相對(duì)較低時(shí),可適當(dāng)加大對(duì)新風(fēng)的供應(yīng),或者采用簡易空氣循環(huán)系統(tǒng),合理利用室外的冷空氣對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行降溫,或者利用太陽能對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行加熱升溫,充分利用自然資源實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)以減少空調(diào)等設(shè)備能耗。
3、PUE值可能體現(xiàn)不出節(jié)能效果
通過PUE指標(biāo)可以了解節(jié)能措施改進(jìn)的效果,但是部分情況下得出的結(jié)果可能存在偏差。
IT設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,照明、空調(diào)、新風(fēng)等輔助設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況都將對(duì)PUE值產(chǎn)生很大影響,不能反應(yīng)數(shù)據(jù)中心的真實(shí)情況。特別是夏天測量的PUE與冬天測量的數(shù)值差距很大,建議按年計(jì)算或者按月取平均值,其結(jié)果可能更合理。

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