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浅谈机房建设中PUE

随着电子信息系统机房IT设备高密度的集成化,解决设备散热及机房散热量日渐趋高的现象开始受到了各界强烈关注。而根据研究显示,IT/电信目前相关的碳排放已经成为最大的温室气体排放源之一,由此一年产生的碳排放为8.6亿吨,且该领域的排放势头还在随着全球对计算、数据存储和通信技术需求的增长快速上升。即使人们大力提高设备、机房结构等装置和数据中心的能效,到2020年...
3562浏览:2474|chenmanxuan|发布于:2015-03-02 10:06:37

       随着电子信息系统机房IT设备高密度的集成化,解决设备散热及机房散热量日渐趋高的现象开始受到了各界强烈关注。而根据研究显示,IT/电信目前相关的碳排放已经成为最大的温室气体排放源之一,由此一年产生的碳排放为8.6亿吨,且该领域的排放势头还在随着全球对计算、数据存储和通信技术需求的增长快速上升。即使人们大力提高设备、机房结构等装置和数据中心的能效,到2020年,全球IT相关碳排放也将达到15.4亿吨。所以越来越多的人开始关注绿色机房的建设,绿色机房建设中关键标准是PUE值。


一、PUE是什么?

       Power Usage Effectiveness的简写,是评价数据中心能源效率的指标,是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比,是DCIE(data center infrastructure efficiency )的反比。PUE = 数据中心总设备能耗/IT设备能耗,PUE是一个比值,基准是2,越接近1表明能效水平越好。

       PUE(PowerUsageEffectiveness,电源使用效率)值已经成为国际上比较通行的数据中心电力使用效率的衡量指标。PUE值是指数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源之比。PUE值越接近于1,表示一个数据中心的绿色化程度越高。


二、影响PUE的主要因素

       1.机房空调的耗电量

       由于现代电子信息系统机房中的空调负荷主要来自于计算机主机设备、外部辅助设备的发热量,其中服务器、存储、网络等主设备占到设备散热量的80%。所以随着服务器集成密度的持续增高,服务器机柜设备区就成为了机房内主要的热岛区域。服务器设备热密度越来越大。机房下送风空调系统是将抗静电活动地板下空间作为空调系统的送风静压箱,空调机组由通风地板向机柜、设备等热负荷送风。可是当冷风从高密度机柜前面的地板出风口送出的冷风至机柜中部时,冷风已经被服务器全部吸收,所以若机柜上半部分没有足够的冷量,就会导致机柜上半部分的设备无法正常运行。

        机房空调的冷量不浪费,有效地利用可以很大地提高空调的利用率。在实现机房制冷的前提下,空调运行也可以节能。通过空调系统一系列的优化,可以降低整个机房的PUE值。

       机房建设中空调系统通过最新的技术,我们可以把空调的能耗占整个机房总能耗的比值控制在15%左右。这样整个机房的PUE值就可以控制在2以下。

       2、UPS的耗电量

       数据中心的UPS电源占机房总功耗的5%左右。而UPS自身的功率占UPS的7%左右。而且机房建设的等级越高需要UPS的数量就越多。比如:一个国标C级的机房配置一台400KVAUPS就可以满足要求,若这个机房中的负载没有变化,只是等级从C级变成A级,则UPS就会从一台400KVA变成四台400KVA的UPS。所以解决UPS的自身功耗也是非常重要的。如果机房供电的电源质量非常好,UPS的工作方式就可以采用后备式的方式。正常工作市电通过UPS的旁路直接给负载进行供电,UPS处于备份状态。市电停电以后,直接转换成UPS电池供电模式。通过这样的方式可以节约所有UPS的自身功耗的电量。从而有效的提高PUE值。

       3.IT设备的耗电量

       PUE无论这样变化,都是大于1的乘数因子。要做到最佳节能,降低服务器等IT设备的功耗,才是最有效的方法。比如1W的IT设备需要总功耗电量为1.6W。当降低服务器设备功耗为0.8的时候,数据中心总功耗立即降为0.8×1.6=1.28。IT设备降低了0.2,而总耗电量降低了 0.32。国外先进的数据中心机房PUE值通常小于2,而我国的大多数数据中心的PUE值在2-3之间。所以国内机房内芯片级主设备1W的功耗会导致总体耗电量达到2-3W,而国外机房内芯片级主设备1W的功耗只会导致总体耗电量为2W以下。


三、PUE的缺陷

       PUE是评估和跟踪数据中心电源利用率的一种手段,通过这个指标可以帮助我们了解设施改进的效果,但我们很快陷入了PUE极限运动大赛,可以说,很多厂商宣称的PUE数值是不可信的,因为没有一家厂商能提供如何获取这些数值或如何测量的详细信息,因此PUE已经成了一个被操纵的数字。几乎每个人都知道,PUE的定义非常简单,它等于输送给数据中心的功率除以IT设备真实使用的功率的值。

       那么是什么使PUE的数值变得如此低呢?很简单,减少分子或增加分母可以使PUE变得更小,PUE的值越小越好,因此近来出现了人为操纵的迹象,例如,有人选择了最佳的测量时机,选择户外很冷,照明系统全部关闭,用户几乎不在线时测量,甚至关闭冗余制冷系统才进行测量,这种时候测得的PUE值当然会很低,但它的确已经远远偏离了事实。

      数据中心输入总功率越小,PUE可能越好,不知道是怎么测量IT负载功率的,如果是读取的UPS输出功率,那么还得加上PDU(配电装置)的传输损耗,布线损耗,机柜风扇用电等,这样才能让等式中的分母变大,使PUE变得更小,如果数据中心的供电是建筑物内其它功能设施共享,如办公室,会议室,餐厅和大堂,或共享空调系统制冷机房或冷却塔,如果不能独立测量,那需要精确估算数据中心输入功率,这对计算PUE是至关重要的。


四、PUE的监控意义

       作为评估绿色数据中心的重要指标,我公司的保镖1号能实现对PUE全面24小时监控,PUE的监控至关重要,能有效的评估和跟踪数据中心电源利用率,这样我们就能有方向性的提高机房的电源利用率,减少能源消耗,从而降低数据中心运行成本。

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