您知道吗:40%的企业IT经理在其托管合同方面均比其最初的预期支付了更多的费用。这一统计数字呼吁业界亟待采用新的数据中心能源效率方法。但是如果在对于电力使用效率(PUE)的一致性定义、以及一套关于如何衡量电力使用效率的标准缺乏的前提下,将难以对一处数据中心的效率水平与另一处数据中心、及另一托管服务提供商的效率水平进行比较。

数据中心的能效问题无疑是相当重要的。但我们有必要了解的是:对一处数据中心的能源效率与另一处进行比较的难点是由于缺乏透明度而导致的。而数据中心的能源效率对数据中心的成本及其扩展能力有着重大的影响。

在测量数据中心的效率时,年化PUE和设计PUE都相当重要,而这是由诸多原因所决定的。

年化PUE是对数据中心运营效率的测量,其是通过计算整个数据中心年平均能源消耗量与仅IT设备的年平均能源消耗量之间的比率衡量得出的。

根据《2016年美国数据中心能源报告》显示,全美国各种类型数据中心的平均年化PUE为1.8 - 1.9.

峰值PUE是对设计效率的度量,其是以数据中心所消耗的总能量与IT设备单独在高峰负载条件下(例如,在一年中最热的一天)所消耗的能量的比率而计算得出的。该数值决定了为支持数据中心的长期运营需要建造多少电力和冷却基础设施。

为了对一处托管数据中心的能源效率与另一处进行比较,两大重要度量指标便是年化PUE和峰值PUE.年度化PUE将影响运营支出,而峰值PUE则会影响数据中心的资本成本,潜在地其可扩展性。

年化PUE为1.7,有着10年托管历史的数据中心的成本要比年化PUE仅为1.15的托管数据中心的成本高出48%.

具有节能设计(峰值PUE为1.25)的数据中心甚至要比基于ASHRAE的设计(峰值PUE为1.7)所需的基础设施要少26%,且IT的功率负载要高出37%.

在对于PUE的一致性定义、以及关于对其衡量的标准缺乏的前提下,将难以对一处数据中心的效率水平与另一处数据中心进行比较。我们的目标就是尽量帮助大家捋清这其中的混乱——为大家清晰地解释新的ASHRAE标准MLC和ELC、年化PUE、峰值PUE,以及为什么这些指标如此的重要。

根据《2016年度正常运行时间调查》的统计显示,40%的企业IT经理为其托管合同所支付的费用均高于原计划或预期。因此,选择恰当的数据中心或将可以帮助您企业保留住这些成本。

如果您企业在如何确定数据中心的效率以及如何对比每处数据中心所做的声明承诺方面存在困惑的话,我们强烈建议您阅读参考本文接下来的部分。了解了本文中所建立的相关问题,相信将会有助于确保您了解数据中心运营商所声称的内容。他们进行效率测量的内容包括哪些?当他们在谈到PUE时,到底是什么意思?如何将PUE写入租赁协议,其又将如何具体影响到您企业每月的成本?

数据中心能源效率的新标准

最近,美国采暖、制冷与空调工程师学会 网 络 空调工程师协会(ASHRAE)发布了一项专门用于数据中心的新能效设计的标准。新的标准ASHRAE 90.4代表了ASHRAE 90.1(建筑节能标准)的进一步发展演变。

正如ASHRAE 90.4中所强调的那样:当前数据中心行业的关键问题之一是确保该标准能够跟上数据中心创新发展的快速步伐。在最终发布的版本中,该标准认识到整个数据中心行业正在迅速开发技术,以高可靠性和能源效率处理日益增长的IT负载。正如90.4委员会主席Ron Jarnagin所说:“我们非常努力地制定这个标准,不会扼杀数据中心行业的创新,同时提供标准来帮助确保节能。”

对于全美的18个气候区域,ASHRAE 90.4规定了数据中心必须达到的最低能效水平。其并没有确定如何实现这些能效水平。这不是法律或强制性的规定,但大多数具有前瞻性的数据中心都将采用该标准,就像大多数建筑物都采用了90.1节能标准一样。

新标准的早期草案提出使用设计PUE来测量数据中心设施的电气和机械系统设计的效率。设计PUE(也称为峰值PUE)与您最为熟悉的PUE不同。其是在峰值负载条件下测量数据中心的能源效率——这些数据中心必须设计的条件。在该指标的后续草案中,尽管ASHRAE测量的是相同的组件,但他们采用机械负载组件和电气损耗组件替代了设计PUE.

单独的ASHRAE 90.4并不能提供数据中心的能源效率的完整视图。其并未考虑年化PUE方式条件下的运营效率——后者是由绿色网格组织所提出的标准。

年化PUE与峰值PUE

PUE(或电源使用效率)指标是在2007年由绿色网格组织、ASHRAE和正常运行时间研究所等数据中心行业组织所共同创建的。彼时,他们正在寻找一项可以作为提高数据中心能源效率的基准的指标。

PUE是数据中心消耗的总能量与IT设备实际消耗的能量的比率。PUE解释了IT负载所消耗的能量及其占到数据中心开销的多少。很简单,其公式是:

PUE =(冷却能耗+电气能耗+照明能耗+ IT能耗)/(IT能耗)

PUE =(冷却能耗+电气能耗+照明能耗+ IT能耗)

PUE值为2.0意味着,对于每千瓦的IT电源,将需要额外消耗一千瓦用于支持数据中心。PUE越接近1.0,数据中心的效率就越高——从既定单位的功率中所获得的IT负载就越多。PUE永远不会低于1.0,因为即使数据中心的能耗仅专门用于IT负载(无冷却、无照明、无电力损耗),PUE才能够为1.0.因此,如果将PUE为2.0的数据中心PUE为1.5的对比,则后者的效率是前者的两倍。

数据中心PUE值的变动无疑是受冷却系统的影响而推动的。并且,在较小程度上也由到电气调节、变压器和分配系统的影响。照明是唯一能以可衡量的方式为PUE做出贡献的其他系统。

听起来很简单,对吧?但是这里所面临的挑战是:年化PUE和设计PUE(也称为峰值PUE)常常令人困惑。事实是,在测量数据中心能源效率时,年化PUE和设计PUE往往基于不同的原因都非常重要。

年化PUE(运营效率)

“PUE”通常意味着年化PUE,这是对操作运营效率的一个量度。年化PUE是整个数据中心的年平均能耗与IT设备单独的年平均能源消耗的比例。因为这是一个年度数据,其涵盖了一年中最热的日子和最冷的日子的能源消耗情况。

年化PUE =(日均冷却能耗+电气能耗+照明能耗+ IT能耗)/(日均IT能耗)

年化PUE =(日均冷却能耗+电气能耗+照明能耗+ IT能耗)

何谓“好”的年度化PUE? 根据《2007年美国数据中心能源报告》估计,所有类型数据中心的平均年化PUE为2.0.而劳伦斯伯克利国家实验室在2016年对该报告的更新表明,平均年化PUE仅略有提高:至约1.8-1.9.包括一些托管数据中心在内的“高端”数据中心的效率更高,平均年化PUE为1.7.超大规模数据中心通常是最有效的,平均年化PUE为1.2.

下表显示了2014年按空间类型划分的年化PUE,以及在三个不同的情景下到2020年可能实现的PUE:目前的趋势(效率正在改善)、数据中心能源管理的改进以及采用了数据中心能源管理的最佳实践方案。

资料来源:2016年6月美国数据中心能源使用报告

资料来源:2016年6月美国数据中心能源使用报告

峰值PUE(设计效率)

虽然ASHRAE并未采用“设计PUE”这一术语,而是采用设计机械负载组件(设计MLC)和设计电气损耗部件(设计ELC)进行了替代,但仍然是设计标准而不是操作标准。因此,它们仍然反映了在峰值负载条件下必须构建以支持IT的基础架构。二者加在一起,设计MLC和设计ELC等同于峰值PUE或“设计PUE”。

峰值PUE是数据中心消耗的总能量与IT设备在峰值负载条件下单独消耗的能量的比例,例如在一年中最热的日子。因此,峰值PUE总是高于年化PUE.

作为PUE在一段时间的快照,在峰值负载下,峰值PUE并不是操作运营效率的一个很好的衡量标准。但其确实确定了在这些峰值负载条件下支持IT负载需要多少电力和冷却基础设施。这就是为什么峰值PUE也被称为设计PUE 的原因所在了——在数据中心必须设计的峰值负载条件下测量数据中心的能源效率。

峰值PUE =(峰值负载时的冷却能耗+电气能耗+照明能耗+ IT能耗)(峰值负载时的IT能耗)

峰值PUE =(峰值负载时的冷却能耗+电气能耗+照明能耗+ IT能耗)(峰值负载时的IT能耗)

何谓“好”的峰值PUE? “好”的峰值PUE的最佳测量方法来自新的ASHRAE标准90.4,其设置了设计机械负载组件(设计MLC)和设计电气损耗组件(设计ELC)的最大值,二者一起等于峰值PUE,或“设计PUE”。

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