當(dāng)前，數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗工作仍存在一些問題，本文對這些問題進(jìn)行整理，供大家參考。能耗測量是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗工作的重心，在測量方法上應(yīng)嚴(yán)格的按照PUE的定義規(guī)定的內(nèi)容(范圍)進(jìn)行測量，不科學(xué)的容量規(guī)劃設(shè)計(jì)嚴(yán)重地影響了數(shù)據(jù)中心的能效，在使用機(jī)架功率密度規(guī)劃數(shù)據(jù)中心總?cè)萘亢凸╇娭评浞桨笗r(shí)，應(yīng)參考平均機(jī)架功率密度和最大機(jī)架功率密度。

當(dāng)前，節(jié)能已成為數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行的最重要的工作之一，這其中包括節(jié)能技術(shù)和方案研究、節(jié)能設(shè)備研究、各部門和行業(yè)節(jié)能指標(biāo)的制定、節(jié)能測量標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定，還有行業(yè)輿論的推進(jìn)等，但在數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗工作中仍存在兩大問題。

數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗缺乏指導(dǎo)性的標(biāo)準(zhǔn)。包括缺乏科學(xué)的能耗測量方法、缺乏節(jié)能規(guī)劃設(shè)計(jì)和節(jié)能技術(shù)改造的數(shù)字依據(jù)、缺乏節(jié)能規(guī)劃、設(shè)計(jì)和節(jié)能技術(shù)改造的評估和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

總體規(guī)劃設(shè)計(jì)的缺欠嚴(yán)重地影響了節(jié)能規(guī)劃指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)中充斥了各種各樣的傳統(tǒng)觀念、誤導(dǎo)和誤解、不科學(xué)的設(shè)計(jì)方法、不規(guī)范不科學(xué)的用電容量統(tǒng)計(jì)方法等，使預(yù)期的節(jié)能降耗指標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。

能耗測量是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗工作的重心，當(dāng)前能效規(guī)劃和測量中普遍存在的問題包含：

1、IT設(shè)備的能耗測量不全面、不準(zhǔn)確;

2、數(shù)據(jù)中心總輸入功率測量不全面、不準(zhǔn)確;

3、偷換概念，以子系統(tǒng)的能耗比例代替整個(gè)數(shù)據(jù)中心的能耗指標(biāo)PUE;

4、以主觀臆斷的數(shù)據(jù)規(guī)劃系統(tǒng)能耗指標(biāo)。

觀點(diǎn)與建議

第一，測量方法應(yīng)嚴(yán)格的按照PUE的定義規(guī)定的內(nèi)容(范圍)進(jìn)行測量。

測量內(nèi)容(范圍)要全面

IT設(shè)備能耗：要測量出實(shí)際運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)，要測量IT設(shè)備輸入點(diǎn)的數(shù)據(jù)，如果取UPS輸出的數(shù)據(jù)，就要考慮配電效率;

數(shù)據(jù)中心總輸入功率：輸入能源有三部分：主供電電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、非主供電電網(wǎng)(由個(gè)別設(shè)備引入)。太陽能、風(fēng)能等再生能源，最終都以輸入到數(shù)據(jù)中心的電能表示，所有的測量數(shù)據(jù)都要折算到變壓器高壓輸入端。

IT供電系能耗：要測量從高壓輸入到機(jī)架PDU的所有設(shè)備和環(huán)節(jié)，包括變壓器、各級配電開關(guān)、線纜傳輸、UPS、列頭柜、機(jī)架PDU等環(huán)節(jié)。

空調(diào)制冷系統(tǒng)的能耗：要從高壓輸入到各種設(shè)備的輸入端，包括變壓器、各級配電開關(guān)、冷水機(jī)組、冷卻塔、水泵、電動(dòng)節(jié)門、水處理、干冷器、空調(diào)制冷、濕度調(diào)節(jié)、新風(fēng)系統(tǒng)等。

其它設(shè)備能耗：包括消防、安防、環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控、機(jī)房照明等。

測量的時(shí)間性

考慮IT設(shè)備負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性和機(jī)房室外環(huán)境的影響，要注意測量的時(shí)間性、連續(xù)性、同時(shí)性和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

第二，不要與供電和空調(diào)制冷負(fù)載系數(shù) CLF和PLF混淆。

為了推廣節(jié)能新技術(shù)和新產(chǎn)品，以便對節(jié)能改造和新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用的效果作出定量的分析和評估，在業(yè)內(nèi)推出整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能指標(biāo)PUE的同時(shí)，又定義了IT設(shè)備供配電負(fù)載系數(shù) PLF( Power Load Factor)和空調(diào)制冷負(fù)載系數(shù) CLF(Cooling Load Factor)兩個(gè)指標(biāo)，分別描述供電和制冷兩個(gè)系統(tǒng)的能耗狀態(tài)和節(jié)能效果。

PLF(Power Load Factor)= PPower / PIT

CLF (Cooling Load Factor)= PCooling / PIT

于是，有的數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)集成商和新技術(shù)新產(chǎn)品提供商，就以CLF 或PLF代替PUE，這種混淆概念的做法對數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造的工作是不利的。

第三，根據(jù)效率測試要求和測試條件，選擇對應(yīng)的效率測試：實(shí)時(shí)效率測試和實(shí)際效率測試。

1)實(shí)時(shí)效率測試：主要用于節(jié)能研究，包括基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)方案能效水平、節(jié)能設(shè)計(jì)和節(jié)能改造的節(jié)能效果、節(jié)能設(shè)備應(yīng)用的節(jié)能效果等。這種測試以系統(tǒng)、子系統(tǒng)和設(shè)備的實(shí)時(shí)測試數(shù)據(jù)為依據(jù)，測試結(jié)果受各種因素的影響，包括IT系統(tǒng)工作狀態(tài)、測試時(shí)間、測試季節(jié)、各種數(shù)據(jù)測試的同時(shí)性等。

2)實(shí)際效率測試：主要用于評估數(shù)據(jù)中心的能效水平，這種測試以系統(tǒng)在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)(例如一年)運(yùn)行的實(shí)際用電數(shù)據(jù)為主，這些數(shù)據(jù)主要來自系統(tǒng)配置的有功電度計(jì)量顯示裝置。

第四，不同規(guī)模不同供電制冷方案的PUE沒有可比性，實(shí)時(shí)效率測試與實(shí)際效率測試數(shù)據(jù)沒有可比性，PUE值小到多少為最佳卻沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)可循，不同規(guī)模不同可用性等級的數(shù)據(jù)中心的PUE是不同的。

在《ANSI/TIA –942-2005數(shù)據(jù)中心通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了四個(gè)等級。影響供電系統(tǒng)效率的主要因素是設(shè)備利用率，在供電設(shè)備和負(fù)載率相同的情況下，隨著從等級I到等級IV冗余程度的提高，PLF(PUE)肯定會隨之增大。

“等級I”為基本型，沒有冗余的組成部分，如果沒有配置UPS，PLF值可降到0.05(只有變壓器、配電和線纜的損耗)。如果配置了UPS，而UPS輸出容量利用率可高達(dá)60%，此時(shí)UPS效率可達(dá)90%，但同時(shí)諧波造成的傳輸損耗加大0.02，結(jié)果整個(gè)系統(tǒng)的 PLF值增加到0.17.

“等級II”的數(shù)據(jù)中心中的關(guān)鍵設(shè)備(UPS)采用了部件冗余配置(N+1)。此時(shí)UPS輸出容量利用率降到30%，UPS效率降低到≤85%，再加上諧波造成的傳輸損耗加大0.02，則PLF值增加到0.22.

“等級III”是同時(shí)可維修系統(tǒng)，“等級IV”是故障容錯(cuò)系統(tǒng)，以“等級IV”為例，供電系統(tǒng)肯定是2N(雙總線系統(tǒng))，UPS以及其它所有供電設(shè)備的容量利用率都再次降低，與“等級II”相比，PLF值會增加到≥0.25.

不科學(xué)的容量規(guī)劃設(shè)計(jì)嚴(yán)重地影響了數(shù)據(jù)中心的能效

設(shè)備容量利用率低下是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施能效低的最主要的原因，但數(shù)據(jù)中心的絕大多數(shù)問題都起源于規(guī)劃設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)設(shè)施能效低下是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)造成的。規(guī)劃設(shè)計(jì)決定著數(shù)據(jù)中心的性質(zhì)、商業(yè)需求目標(biāo)、規(guī)模，近期和遠(yuǎn)期升級擴(kuò)展計(jì)劃、可用性級別、能源效率預(yù)期目標(biāo)。它指導(dǎo)和規(guī)定了數(shù)據(jù)中心建設(shè)的整個(gè)過程，實(shí)際上對設(shè)備選型、施工安裝和運(yùn)行維護(hù)等都做了嚴(yán)格明確的規(guī)定。所以，確定數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模需要考慮以下問題：

1)目前業(yè)務(wù)需求和未來一定時(shí)期內(nèi)的擴(kuò)展需求，根據(jù)大多數(shù)企業(yè)的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，至少要保證數(shù)據(jù)中心有5年的擴(kuò)展能力;

2)充分考慮企業(yè)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，即項(xiàng)目投入與預(yù)計(jì)產(chǎn)出比是否處于最優(yōu)狀態(tài)、資源和資金的使用是否高效。

3)確定擬建規(guī)模的可行性，重點(diǎn)考慮資源狀況是否滿足擬建規(guī)模的要求，主要包括場地空間、能源供應(yīng)、項(xiàng)目資金狀況等方面;

4) 充分考慮企業(yè)所在行業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和行業(yè)特點(diǎn);

5)對于改造項(xiàng)目，在保持項(xiàng)目可用性和可靠性的前提下，應(yīng)充分考慮原有設(shè)備和設(shè)施的有效利用。

節(jié)能取決于規(guī)劃設(shè)計(jì)，如果規(guī)劃設(shè)計(jì)做的不好，則會影響節(jié)能。當(dāng)前確定數(shù)據(jù)中心功率總?cè)萘康姆椒ù嬖谝恍┱`區(qū)，如根據(jù)主管臆斷確定新建數(shù)據(jù)中心建筑規(guī)模，根據(jù)規(guī)劃主機(jī)房面積確定可安裝的IT機(jī)架數(shù)目，憑主觀臆斷確定機(jī)架平均功率容量(4KW或5KW)，通過計(jì)算IT設(shè)備供電總?cè)萘縼泶_定供電和制冷系統(tǒng)方案和規(guī)模。

如果以每個(gè)機(jī)架4KW或5KW作為最基本的元素進(jìn)行總?cè)萘亢鸵?guī)模的規(guī)劃設(shè)計(jì)依據(jù)，可能滿足不了可能存在的更高功率密度機(jī)架(例如8KW、12KW)的配電和制冷的要求，特別是制冷系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，可能根本無法滿足高密度機(jī)架正常運(yùn)行的要求。也因此極大的擴(kuò)大了基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模，不僅增大了一次性投入成本和運(yùn)行成本，還會因?yàn)榛A(chǔ)設(shè)施容量利用率過渡低下，使數(shù)據(jù)中心在整個(gè)生命周期內(nèi)都在很低的效率下運(yùn)行，規(guī)劃設(shè)計(jì)的能效指標(biāo)預(yù)期值根本無法實(shí)現(xiàn)。

這便導(dǎo)致了很多新建的數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行三年后，設(shè)備利用率還低于10%，PUE值卻大于3，再加上供電和制冷規(guī)劃設(shè)計(jì)的缺欠和錯(cuò)誤，可能在數(shù)據(jù)中心的整個(gè)生命周期內(nèi)，都無法或者根本沒有條件擴(kuò)展到規(guī)劃設(shè)計(jì)滿負(fù)荷，花了10000平米的建設(shè)投資，建的可能是6000平米的數(shù)據(jù)中心。

在使用機(jī)架功率密度規(guī)劃數(shù)據(jù)中心總?cè)萘亢凸╇娭评浞桨笗r(shí)，應(yīng)參考平均機(jī)架功率密度和最大機(jī)架功率密度，最大機(jī)架功率密度用來規(guī)劃設(shè)計(jì)制冷和配電方案，平均機(jī)架功率密度用來計(jì)算主機(jī)房乃至整個(gè)數(shù)據(jù)中心的總?cè)萘?。用?jì)算出的機(jī)架平均功率密度來判斷是否是高密度數(shù)據(jù)中心，其實(shí)機(jī)架平均功率密度2-3KW就算是高密度數(shù)據(jù)中心。

機(jī)架功率密度的實(shí)際分布情況參考：

●低功率密度機(jī)架：<1KW，平均0.4W，占機(jī)架總數(shù)的10%;

●一般功率密度機(jī)架：1-3KW，平均1.5W，占機(jī)架總數(shù)的40%;

●高功率密度機(jī)架：2-5KW，平均3W，占機(jī)架總數(shù)的40%

●特高功率密度機(jī)架：8-20KW，平均12KW，占機(jī)架總數(shù)的10%.