如今，在數據中心行業中有很多關于PUE（能源使用效率）的討論。雖然越來越多的人想知道他們的數據中心的PUE值是多少，但也有很多人認為他們已經知道PUE是什么。還有一些企業希望改進其PUE值，并計劃對此投資改進。所有這些努力都很棒。然而，機柜里卻有一個“怪物”，有些人沒有很好地理解，或者至少沒有嘗試去理解。這個怪物的名字是“功率因數”。

那么，什么是功率因數？

功率因數是在任何給定的時刻，有功功率（或千瓦，兆瓦等）除以視在功率（或千伏安，兆伏安等）的比值。正如我們從學校那里所學的知識，功率等于電壓乘以電流。那么，P=VA，換句話說，也就是1W=1VA。

　　這個怪物在哪里？

這個怪物出現在有交流（AC）供電系統而不是直流（DC）系統，并且其負載不是單純的電阻。如果負載為100％的電阻，則上述公式是正確的，其中1W=1VA，盡管負載由交流電饋送電源。

在計算交流電源環境中的電流和電壓時，人們使用所謂的有效值RMS（也稱之均方根值）來衡量。簡而言之，RMS表明等效于在直流電源產生的功率，相當于在相同的電阻負載上在正弦波形交流電的一個周期內內提供完全相同的能量。

因此，這意味著當人們談論230V交流電源時，其峰值電壓不是230V，而是高達325V的電壓，其電壓有效值為230V，這與上述的原理相同。

當負載并不是100％的電阻時，這個怪物將會從機柜中掙脫出來，開始咆哮。數據中心的主要負載是開關電源。他們大多數采用AC/DC電源變換器和電容器。因此，它是一種容性負載。而大多數空調，冷水機組和其他基礎設施元件都是感性負載。這是因為它們采用了大量的電感線圈。

電容負載產生負的功率因數，感性負載產生正的功率因數。這與電源的好壞無關。在第一種情況下，電流是領先于電壓對電容器充電。在第二種情況下，由于線圈的自動感應現象，電流總是滯后電壓。

因此，如果將大容量電容器連接到交流電源，則在充電和放電時會有電流。因此，電壓乘以電流將高于零。有趣的是，其功率消耗平均為零，也就是不做功，這是因為電容器將其存儲的能量就像感性線圈一樣可以將電能返回到電網（在該過程中使用的唯一有效能量將是線圈上的電阻分量上的功率損耗）。

如何測量PUE

以下有兩種方法來測量PUE：

1.以有功功率單位瓦特來測量IT負載時，PUE值等于數據中心設備總功率除以IT負載總功率。

2.以有功功率單位瓦特測量非IT負載時，PUE值等于將數據中心負載總功率減去IT負載功率所得的結果除以IT負載總功率。

選擇更多的方式取決于更方便的測量措施。例如，如果有可靠的測量IT負載（瓦）的方法可以使用第一種方法。如果沒有方便的方式來測量IT負載（以瓦特為單位），則可以測量非IT負載，使用第二種方法。

關鍵是使用正確的計量單位（采用有功功率的單位瓦特，而不是視在功率的單位伏安），并避免公式中的任何錯誤（例如忘記添加一個或多個機架或基礎設施組件的功率測量或多次添加）。

有趣的是，在計算PUE時，幾乎每個人都使用第一種方法。他們大多數都是這樣做的，因為已經有很多測量工具了。例如，每個IT負載機架都具有用于計費和/或監視目的的計量PDU（配電單元），而不是風扇，空調和其他基礎設施設備。他們做的是添加所有這些設備，以獲得整個IT負載值。然后，他們將整個數據中心設施的負載量除以計算的IT總負載。

然而，這是怪物開始取笑這些人。其原因是：他們使用錯誤的計量單位。大多數機架PDU的測量電流值有誤差，人們知道，安培乘以伏特不會得出有功功率單位瓦特，而是視在功率伏安，并且數值更高。此外，大多數機架PDU的精度為1A或10％（以較大者為準），因此可以想像使用此方法計算的數據并不準確！

可以原諒大多數人這樣做，因為他們不知道有功率因數這個“怪物”，但不能原諒任何知曉功率因數的人卻在隱藏真實的數值。這很不公平。由于現代電源的功率因數達到了0.85-0.95，如果僅用測量電流（A）并乘以總電壓，則可以達到實際值的1.18倍。

一個更簡單的例子是采用交流230V電源的數據中心，其使用1MW的總負載，而IT負載為700kW，而空調，風扇和其他設施使用的則為300kW。在這種情況下，所得的PUE為1.43。現在想象如果使用第一種方法來計算PUE。如果從所有機架中獲得所有電流，并且其負載功率因數為0.85，那么將獲得3580A的電流。

記住在這一刻，人們可能不知道（或者還沒有意識到）功率因數。假設如果電流乘以230V，將獲得IT負載（實際認為這是兩個等于3）。所以計算3580x230=823.4kW，如果這樣計算PUE，我們將得到1MW/823.4kW=1.22。

這個“怪物”就是功率因數。如果你認為是這個的話，你的“PUE”將是1.22而不是真正的1.43。其結果很不一樣，此外，讀取的讀數越多，組合錯誤越大。如果每個PDU都有0.1A的錯誤，并且其數據中心機架電流累計平均為10A，則在計算總安培時可能會有1％的誤差。人們也可能忘記添加其中一些讀數或多次添加讀數。這是非常可能的，因為會有這么多的錯誤！另外，人們可能不知道具備1％精度的PDU在市場是比較少見的，并且也十分昂貴。那么企業很有可能安裝精度為1A或10％（以較高者為準）的PDU。因此這些PDU的讀數不一定那么精確。

推薦的方法

在托管數據中心，決定在測量PUE時使用第二種方法。為此安裝精確而強大的儀表來測量除了IT負載以外的其他負載功率。這包括在UPS和每個配電柜接入的11kV電源。技術人員將IT負載配電屏與所有其他基礎設施配電屏分開，因此可以減掉其他基礎設施使用的正確數量的功率，并將其從輸入功率中減去，以便獲得IT負載功率的確切數字。然后，再將數據中心總功率除以基礎設施使用的總功率。

這很簡單。更重要的是，它更精確。這測量出的PUE平均水平仍然是令人印象深刻的1.2。只需添加和減去幾個讀數，就可以將誤差降至最低。因此可以自豪地聲稱所測出的PUE真的是1.2。例如，如果使用第一種計算方法，所計算出的“PUE”將為1.06或甚至小于1（這是不可能的）。

對于數據中心所有者來提出一點建議：盡管許多PUE“改進者”真的可以改善PUE值，但并不意味著他們會將其提高到他們所說的水平。企業在簽訂合同并進行審核時，請確保始終以PUE計算的目的用W來衡量功率（而不是VA）。

如果做的好的話，那么機柜中的這個怪物永遠是微笑的朋友！