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Vertiv(艾默生网络能源)专家:合理地查看数据中心中的PUE

所属分类:行业新闻 点击次数:1383 发布日期:2020-06-20

前不久,“2016中国数据中心年度论坛”在北京举行。本次论坛针对数据中心行业的发展态势、未来发展方向、技术走势等内容进行了深度探讨。同时,在两天的时间里,多位业界登台论道,共话数据中心热门话题。其中,Vertiv(艾默生网络能源)产品与战略规划部总监田军先生带来《数据中心架构的演进与创新及其对物理基础设施的影响》的主题分享,并探讨和展望了数据中心节能发展及行业创新,同时针对数据中心PUE值发表了独特的观点。
  
  理性看待数据中心的PUE在数据中心能耗问题日趋突出的情况下,尽管业内采取了多种有效措施及节能方法,但是数据中心整体能源利用率仍然相对较低。
  
  PUE是ChristianBelady早在2006年就提出的针对数据中心能源利用效率的概念,目前已经成为国际上比较通行的衡量指标。PUE值越小,表示一个数据中心的能源利用率越高,绿色化程度越高,越符合低碳、节能的标准。然而,越来越低的PUE值,已经成为了众多数据中心标榜节能的广告噱头。
  
  针对这一现象,田军指出:“PUE之所以流行的一个原因,就是简单,特别容易让人理解为一个数据中心在节能指标上做得怎么样。但是,现在真实的情况是,数据中心的PUE往往采用的是理论值,与实际水平相去甚远。总之,一些运营商对外宣传的PUE值,要么是原理上的,要么是实测的局部,目的无非就是以此形成宣传效果。
  
  事实上,能够真正给客户带来效益的应该是全局的PUE。不过,全局的PUE目前缺乏一个比较好的标准,因为一旦涉及到全局会非常复杂。所以,对于PUE值只能理性地去看待它。
  
  还有很重要的一点是,现在大量推出的PUE值都是瞬时监测。也就是说,PUE值是在环境温度较低、负载率正好处在所有设备更佳工况等前提下测量出来的。而实际上,大量正态分布的PUE值比瞬时监测的值高0.1~0.2的水平。然而,真正对用户有效益的是全年的PUE,即所有的设备匹配出来的综合效果,这个PUE才是有价值的,才能衡量用户在电费上的投入产出比,计算出损失和效益。
  
  如果只是为了追求的PUE,来制定一个不一定适合运行场景和实际业务的方案是非常不明智的。首先要清楚PUE对于数据中心运营到底意味着什么?假如在数据中心负载不均衡或者负载率较低的情况下,仍然追求的PUE,是不符合现实的。因为,数据中心负载率达不到一定程度,系统设备未在更佳状态运行,那就必须要调整方案。
  
  同时,在更加注重可靠性的基础上,追求高水平的PUE值,就会广泛采用新技术和新能源,而由此带来的系统复杂度和不成熟,也会让用户承担很大的风险。因此,无论是客户,还是供应商,在追求低PUE值的过程中,都需要有一个清楚的定位。
  
  显而易见,数据中心节能是一个系统工程,需要在技术、产品、管理等层面上多措并举。更重要的是,关键的物理基础设施作为数据中心的支撑核心,保障信息系统的安全可靠运行是其要务,而节能不能以牺牲数据中心的安全性和可靠性为代价。
  
  小编寄语:
  
  众所周知,PUE(Power Usage Effectiveness)是衡量数据中心能耗的一个关键指标。
  
  数据中心能耗主要来源于IT设备、照明系统、制冷系统、供配电系统等。关于数据中心能耗构成的比例,国内外很多企业和学者都做了大量的调查与研究,虽然研究结果中各部分占比不尽相同,但能耗构成因素及排序基本相同。如图1所示:
  
  IT设备:由服务器、存储和网络通信设备等所构成的IT设备系统所产生的能耗约占数据中心总能耗的约45%。其中服务器系统约占50%左右,存储系统约占35%,网络通信设备约占15%。
  
  制冷系统:由它所产生的能耗约占数据中心总能耗的40%左右。制冷系统已成为数据中心更大的能耗来源之一,常常被认为是当前数据中心提高能源效率的重点环节。
  
  供配电系统:由输入变压器和ATS开关所组成的UPS输入供电系统,以及由UPS及其相应的输入和输出配电柜所组成的UPS供电系统,它们的功耗约占数据中心总能耗的10%左右。其中约7%来源于UPS供电系统,3%左右来源于UPS输入供电系统。
  
  照明系统:数据中心照明系统约占数据中心机房总能耗的3%左右。
  
  由图1可见,数据中心中,空调系统和电源系统占有总能耗的50%,降低两者的能耗是优化PUE的关键。
  
  忽略照明等系统的能耗,PUE可表示为

       PUE作为数据中心能耗的一个检测标准,在业界内广泛应用,数据中心是否绿色节能,还得看PUE值,PUE的数值越小,说明数据中心的节能效果越好,也越接近绿色。
  
  当然PUE值在衡量一个数据中心是否节能环保上也是具有一定的局限性,有意义的PUE值不应该是一个瞬时值,而应该是在某一个时间段(比如1年)内的平均值。
  
  但是要想做到真正的降低能耗,得到较低的PUE值,就必须从多方面入手。那么到底有哪些措施能够降低PUE值呢?
  
  (1)地理位置的选择:对于不同自然环境中的数据中心,可以因地制宜大幅度降低PUE值。如北方气候寒冷、能源充足,在这里建设数据中心可选择自然冷却,由此数据中心所需要配备的机械冷却能力就可以比一般数据中心降低70%左右。
  
  (2)新能源的使用:对于大型数据中心而言,电力成本占到整体运营成本的很大比例,一些数据中心内的PUE计算往往是在IT设备经过评估后已不能减少其耗电,或者已经优化到之后,而此时想要降低PUE唯有一种方法,那就是减小数据中心总耗电。因此新能源如风能、太阳能等清洁能源的采用很大程度上能够节省一定的电力能源,其成本可降低60%到80%,另一方面从节能减排上讲更是能将能耗降到更低。
  
  (3)新技术的采用:未来在液态制冷技术、电池替换技术、分布式电源技术等的广泛应用,通过部署各种创新型散热技术、制冷技术,相信也能为数据中心基础设施方面带来更高的能耗节省。
  
  (4)模块化的广泛应用:随着数据中心的发展,微模块数据中心已经无需再像传统数据服务器那样进行交付部署,只需把空调模块、低压配电模块、机柜模块、监控模块等主要设备运送到客户现场之后就可以像搭积木一样将数据中心搭建起来,从而实现了数据中心的快速灵活部署,能够保证单位模块内,IT负载率高。因PUE值低,同时随需求增长,灵活部署,迅速扩容,基础设施与IT设备同比例增长,PUE同时能够保持低位。因此模块化不仅大幅度的降低数据中心运营成本,同时也能带来低PUE值,也让客户的数据中心真正的达到绿色。
  
  (5)智能化管理:数据中心的智能化管理能够让数据中心变得更加简单、高效、节能。如当前对合理、安全、高效地管理、使用数据中心设备,减少能源的消耗,已然成为每个数据中心管理人员的首要任务,如何避免数据中心资产闲置、能源浪费,成为数据中心管理过程中至关重要的环节,因此智能化变得越来越重要。运营过程中通过智能化管理,可对能耗监测、分析、调整,对设备进行统一管理,可根据运行状况,调整能耗比例到最合理状态,由此可见采用智能和复杂的自动化技术能够使数据中心管理达到一个新的水平。
  
  (6)多种技术的混合应用:如水冷+风冷的混合利用,在天气热的时候,水系统的效率迅速降低,能效迅速的增加,此时启用压缩机,用膨胀的方式制冷,由此能效比水平可以保持在3左右。不难看出夏天高温利用水系统则能效较低,能耗较高,水冷和风冷的混合应用,反而能达到更加低的能耗值。同时根据不同的季节交替使用风冷水冷,相信也能够将制冷的利用度达到更佳。
  
  当然降低能耗的方法有多种,然而只有将数据中心的地理位置、基础设施应用管理等方面进行充分考虑,进而设计一个满足于自己数据中心的节能方案才是更佳的、最有效的,才能够真正的做到节能减排,打造出具有实用性的绿色数据中心。
  
  绿色数据中心的本质是节能和可持续发展,而不应该只是简单地追求降低PUE值。因此,在保证数据中心安全可靠的前提下,不应为了节省投资而一味降低配置,也不能为了追求可靠性而随意提高建设等级、盲目增加备份;而是应根据所供电设备的实际需求,参考相关标准,按照需要的等级来设置。
  
  同样也不能一味追求某一项指标的更优化,而随意使用超出的技术限制,而是应该根据实际的需要,在保证安全可靠性、保证节能环保、保证维护管理方便后,进而建设出既节能环保,又安全可靠、经济适用的数据中心。
  

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