4 数据中心能效指标
数据中心能效指标是衡量数据中心能效的量化标准,其主要作用包括:
- 通过确定一种量化标准,帮助衡量数据中心运行过程中的电能利用情况;
- 提供对不同数据中心之间能效进行比较的依据;
- 作为数据中心设计、流程和管理改进的重要依据,以及为节能减排改进效果的评估提供对比数据。
综合考虑数据中心能效指标的可测量性、可比较性和可优化性,本标准选择PUE、局部PUE、制冷/供电负载系数和可再生能源利用率等四类能效指标,作为数据中心能效测评的基本指标。
4.1 电能利用效率(PUE)
PUE(Power Usage Effectiveness,电能利用效率)是国内外数据中心普遍接受和采用的一种衡量数据中心基础设施能效的综合指标,其计算公式为:
PUE = PTotal / PIT
其中PTotal为数据中心总耗电,PIT为数据中心中IT设备耗电。
在数据中心中,只有IT设备的耗电被认为是产生有效输出的"有意义"的电能。PUE的实际含义,是计算在提供给数据中心的总电能中,有多少电能是真正应用到IT设备上。
根据定义,PUE值的取值范围为1.0到无穷大,数据中心机房的PUE值越大,则表示制冷和供电等数据中心配套基础设施所消耗的电能越大。
PUE定义简单、易于操作,只需分别测量出数据中心总耗电和IT设备耗电,就能立即计算出整个数据中心的PUE值。
4.1.1 数据中心总耗电
数据中心的总耗电是维持数据中心正常运行的所有耗电,包括前述IT设备、制冷设备、供配电系统和其它设施的耗电的总和。
如果数据中心所在建筑同时用于办公等其它用途,则办公等所消耗的电能不包括在数据中心总耗电中。
4.1.2 IT 设备耗电
IT设备耗电是如3.2所描述的各类IT设备的耗电的总和。
4.2 局部 PUE
局部PUE(Partial PUE,缩写为pPUE)是数据中心PUE概念的延伸,用于对数据中心的局部区域或设备的能效进行评估和分析。
在采用pPUE指标进行数据中心能效评测时,首先根据需要从数据中心中划分出不同的分区(也称为Zone)。一个多层数据中心建筑中的一个机房,或者一个集装箱数据中心的集装箱模块,都可以作为一个Zone.
如图1所示,将数据中心划分为Zone0、Zone1、……、Zonem等m+1个分区,则分区Zonei的局部PUE为:
pPUEi= (PNi + PITi) / PITi
其中i=1、2、……、m,PITi为第i个分区的IT设备耗电,PNi为第i个分区的非IT设备耗电。
局部PUE用于反映数据中心的部分设备或区域的能效情况,其数值可能大于或小于整体PUE.要提高整个数据中心的能源效率,一般要首先提升pPUE值较大的部分设备或区域的能效。
局部PUE适合用于基于集装箱或其它模块化单元构建的模块化数据中心,或者由多个建筑和机房构成的较大型数据中心的局部能效评估。
4.3 制冷/供电负载系数
CLF(Cooling Load Factor,制冷负载系数)定义为数据中心中制冷设备耗电与IT设备耗电的比值,即
CLF = PCooling / PIT
其中PCooling为制冷设备耗电。
PLF(Power Load Factor,供电负载系数)定义为数据中心中供配电系统耗电与IT设备耗电的比值,即
PLF = PPower / PIT
其中PPower为供配电系统耗电。
CLF和PLF可以看作是PUE的补充和深化,通过分别计算这两个指标,可以进一步深入分析制冷系统和供配电系统的能源效率。如果忽略照明、安防等其它少量耗电,则有以下的近似公式:
PTotal ≈ PCooling + PPower + PIT
以上各项除以IT设备耗电,可以变换得到
PUE ≈ CLF + PLF + 1 ITm 3
4.4 可再生能源使用率
可再生能源(Renewable Energy)是指在自然界中可以循环再生的能源,主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。可再生能源对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。与可再生能源相对的是煤、石油、天然气等化石燃料及核能。
可再生能源利用率(Renewable Energy Ratio,缩写为RER)用于衡量数据中心利用可再生能源的情况,以促进太阳能、风能、水能等可再生、无碳排放或极少碳排放的能源利用。
RER的定义为:
RER= PR / PTotal
其中PR为可再生能源供电。
对于采用了可再生能源的数据中心,可采用此指标进行评估。