數(shù)據(jù)中心由于其巨大的能耗越來越成為人們關(guān)注的焦點，但就數(shù)據(jù)中心本身能耗到底有多少個問題，學者們存在較大的分歧。如Jonathan[1]等人認為2006年美國數(shù)據(jù)中心能耗占到了該國總能耗的1．2％，且其增長速度大約為5年翻一番，然而文獻[2]卻質(zhì)疑Jonathan觚等人所采用的估算方法的準確性，認為其有高估的可能；William[3]等人估算的數(shù)據(jù)中心能耗密度范圍為1076～2150W／m2，而Mitchell—Jackso[4]等人實測的結(jié)果則為355W/m2。事實上，目前對于究竟數(shù)據(jù)中心能耗問題嚴重性的描述，國內(nèi)外均沒有令人滿意的答案，特別值得一提的是我國到目前為止還沒有公開的有關(guān)數(shù)據(jù)中心能耗的數(shù)據(jù)。

針對這個問題，本文作者在運行管理人員的充分配合下對上海某數(shù)據(jù)中心的能耗情況進行了現(xiàn)場實測，并在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對該數(shù)據(jù)中心的能效相關(guān)問題進行了討論。

1數(shù)據(jù)中心能效參數(shù)

在對數(shù)據(jù)中心進行能效討論之前，首先需要明確數(shù)據(jù)中心的能效參數(shù)。對于一般建筑來說，常用的能效參數(shù)是EUI(Energyuseintensity)，也就是單位建筑面積的能耗，但這個參數(shù)具體應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心當中卻存在一定問題。

由于數(shù)據(jù)中心中的IT設(shè)備種類可能不單一，另外不同的數(shù)據(jù)中心設(shè)備放置的密度可能存在差異，而這些非能效因素都會導致不同數(shù)據(jù)中心單位面積的IT設(shè)備的散熱量存在較大差別。在此背景下，EUI(Energyuseintensity)這個參數(shù)失去了應(yīng)有的評判意義，因此需要一個新的指標來評價數(shù)據(jù)中心的能耗效率。

美國綠色網(wǎng)格提出了PUE（PowerUsageEffectiveness）參數(shù)作為數(shù)據(jù)中心能耗指標，如式（1）所示：

其中，TotalFacilityPower作為數(shù)據(jù)中心的總能耗，W；ITEquipmentPower為IT設(shè)備能耗，W。

Belady[6]認為很多數(shù)據(jù)中心能耗的PUE值可能會達到3.0或更高，而經(jīng)過良好的設(shè)計，PUE值有可能會降到1.6左右，而Patterson[7]則認為PUE的下限值應(yīng)為2.0.勞倫斯伯克利實驗室[8]對美國數(shù)據(jù)中心開展的測量顯示PUE變化范圍為1.3到3.0.需要指出的是目前尚無研究給出標定數(shù)據(jù)中心是否節(jié)能的PUE值。

該參數(shù)是數(shù)據(jù)中心業(yè)內(nèi)比較通行的能效評介參數(shù)，因此在本文中主要利用它來描述測試數(shù)據(jù)中心的能效性能。

2測試概述

2.1測試對象描述

測試數(shù)據(jù)中心主要為某期貨公司提供電子數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)．全年24小時不問斷運行。其面積為300m2(20x15m)(包括CRAC所在的空調(diào)機房面積)．平面布置圖及氣流組織如圖1和2所示。

圖1調(diào)研數(shù)據(jù)中心平面布置圖

從圖l和2我們可以看出該機房是一典型的冷熱通道、地板下送風的數(shù)據(jù)中心，相對來說比較有代表性。

該機房的冷量由5臺精密空調(diào)機組提供(4用1備)，其性能參數(shù)如表l所示。

表l調(diào)研數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)相關(guān)參數(shù)

2.2測試過程

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研了解到該數(shù)據(jù)中心精密字調(diào)、照明及IT設(shè)各均有相對獨立的UPS系統(tǒng)。本次研究中選取連續(xù)的兩個典型工作日(2011年12月23及24日)來對數(shù)據(jù)中心能耗情況進行研究，分別于23日的上午9時與24日的上午9時記錄各UPS.

電表讀數(shù)，取每個UPS兩次讀數(shù)的差值為該數(shù)據(jù)中心典型工作日的相應(yīng)能耗。

3.測試結(jié)果與分析
　　
現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)如表2所示
　　
表2數(shù)據(jù)中心能耗調(diào)研數(shù)據(jù)
　　
由表2我們可以計算出數(shù)據(jù)中心總能耗為4459kWh/天，結(jié)合機房面積可得該機房EUI為619.3w／m2。而其分項能耗則如圖3所示。
 

由圖3我們依據(jù)式（1）可以得到該數(shù)據(jù)中心的PUE為1.86（由于無法測量供電系統(tǒng)的能耗，因此這里得到的PUE是有可能偏大的）。由于業(yè)內(nèi)目前仍無關(guān)PUE的節(jié)能標準值．因此在討論PUE值時只能與其他數(shù)據(jù)中心PUE來作相對比較研究。將測試數(shù)據(jù)中心PUE與美國勞倫斯伯克利實驗室所作的數(shù)據(jù)中Benchmark調(diào)研測試中得到的數(shù)據(jù)中心PUE比較如圖4。從圖中我們可以看出測試數(shù)據(jù)中心的PUE值處于中等偏高的位置，因此其輔助系統(tǒng)(主要為空調(diào))有相當?shù)墓?jié)能空間(最少為50％)。

其中美國測試數(shù)據(jù)中心PUE值來源為文獻[8]。
　　
另外根據(jù)表2可知精密空調(diào)機組額定功率為24.5kw．定義如下變量部分功率比PPR

 （2）其中，Power為精密空調(diào)實測功率，W；而PawerRated為額定功率，W。

PPR參數(shù)反映的是精密空調(diào)實時功率與額定功率之間的比值，是從供給側(cè)反映并機組運行狀態(tài)的參數(shù)，然而供給側(cè)的狀態(tài)實際上也可側(cè)而反映出需求側(cè)的情況。固此考察機組的PPR實際可大致了解機組實際負荷的情況?！　?/p>

由PPR參數(shù)定義結(jié)合圖5可得并精密空調(diào)的PPR參數(shù)如圖5所示。

由5可知各精密空調(diào)機組的PPR參數(shù)差異較大，最低的機組2的PRR參數(shù)僅為0.4左右。由前面的分析我們可以知道該機組實際的負荷率可能會更低．也就說該數(shù)據(jù)中心存在部分空調(diào)機組在非常低的負荷率下運行。通過查閱該數(shù)據(jù)中心的空調(diào)設(shè)計說明我們可以知道該中心設(shè)計的冷負荷為500W／m2，而實際配備的空調(diào)系統(tǒng)其容量為800W／m2，由此可得其安全系數(shù)為1.6，遠遠大于一般空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中所取的1.2?？紤]到該數(shù)據(jù)中心已配備了一臺備用機組，筆者認為這樣安全系數(shù)選擇是沒有必要且有悖于節(jié)能原則的。　　
4結(jié)論
綜合以上的分析，對于數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)場調(diào)研我們可以得到如下的結(jié)論：
　　
(1)所調(diào)研的數(shù)據(jù)中心其能耗密度EUI為619.3W／m2：
　　
(2)所調(diào)研的數(shù)據(jù)中心能效參數(shù)PUE為1.86，與國外數(shù)據(jù)中心能效參數(shù)相比有進一步提升的實際空間(空調(diào)系統(tǒng)至少有一半的節(jié)能空間)。
　　
(3)所調(diào)研的數(shù)據(jù)中心部分空調(diào)機組在較低的負荷率下運行，存在因效率低而導致的能源浪費現(xiàn)象。