數(shù)據(jù)中心能耗及其指標(biāo)

數(shù)據(jù)中心能耗構(gòu)成

數(shù)據(jù)中心能耗主要來源于IT設(shè)備、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等。關(guān)于數(shù)據(jù)中心能耗構(gòu)成的比例，國內(nèi)外很多企業(yè)和學(xué)者都做了大量的調(diào)查與研究，雖然研究結(jié)果中各部分占比不盡相同，但能耗構(gòu)成因素及排序基本相同。如圖1所示。

1.IT設(shè)備：由服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等所構(gòu)成的IT設(shè)備系統(tǒng)所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的約45%。其中服務(wù)器系統(tǒng)約占50%左右，存儲系統(tǒng)約占35%，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備約占15%。

2.空調(diào)系統(tǒng)：由它所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的40%左右?？照{(diào)系統(tǒng)已成為數(shù)據(jù)中心最大的能耗來源之一，常常被認(rèn)為是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心提高能源效率的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

3.電源系統(tǒng)：由輸入變壓器和ATS開關(guān)所組成的UPS輸入供電系統(tǒng)，以及由UPS及其相應(yīng)的輸入和輸出配電柜所組成的UPS供電系統(tǒng)，它們的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的10%左右。其中約7%來源于UPS供電系統(tǒng)，3%左右來源于UPS輸入供電系統(tǒng)。

4.照明系統(tǒng)：數(shù)據(jù)中心照明系統(tǒng)約占數(shù)據(jù)中心機(jī)房總功耗的3%左右。

數(shù)據(jù)中心能耗指標(biāo)

1.PUE

PUE（Power Usage Effectiveness，電能利用效率）是國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心普遍接受和采用的一種衡量數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施能效的綜合指標(biāo)，由Christian Belady于2006年提出，其計算公式為：

PUE = PTotal / PIT

其中，PTotal為數(shù)據(jù)中心總耗電，PIT為數(shù)據(jù)中心中IT設(shè)備耗電。

PUE的實(shí)際含義，指的是計算在提供給數(shù)據(jù)中心的總電能中，有多少電能是真正應(yīng)用到IT設(shè)備上。數(shù)據(jù)中心機(jī)房的PUE值越大，則表示制冷和供電等數(shù)據(jù)中心配套基礎(chǔ)設(shè)施所消耗的電能越大。PUE定義簡單、易于操作，是目前業(yè)界接受程度最高、使用最廣的數(shù)據(jù)中心整體能效評估指標(biāo)，也是最符合“能源效率”通用定義的指標(biāo)。

表1 數(shù)據(jù)中心主要節(jié)能措施及效果

圖1 數(shù)據(jù)中心能耗構(gòu)成（來源：王克勇等）

國外先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房PUE值通常小于1.6，而我國的大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE值大于2.0，平均值則在2.5以上，這意味著IT設(shè)備每耗1度電，就有多達(dá)1.5度的電被非IT設(shè)備消耗掉了。

2.pPUE

pPUE(Partial PUE，局部PUE)是數(shù)據(jù)中心PUE概念的延伸，用于對數(shù)據(jù)中心的局部區(qū)域或設(shè)備的能效進(jìn)行評估和分析。在采用pPUE指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)中心能效評測時，首先根據(jù)需要從數(shù)據(jù)中心中劃分出不同的分區(qū)(也稱為Zone)。其計算公式為：

pPUE1= (N1+I1) / I1

其中，N1+I1為1區(qū)的總能耗，I1為1區(qū)的IT設(shè)備能耗。

局部PUE用于反映數(shù)據(jù)中心的部分設(shè)備或區(qū)域的能效情況，其數(shù)值可能大于或小于整體PUE，要提高整個數(shù)據(jù)中心的能源效率，一般要首先提升pPUE值較大的部分設(shè)備或區(qū)域的能效。

3.CLF/PLF

制冷/供電負(fù)載系數(shù)分別是CLF（Cooling Load Factor，制冷負(fù)載系數(shù)）和PLF（Power Load Factor，供電負(fù)載系數(shù)）。CLF定義為數(shù)據(jù)中心中制冷設(shè)備耗電與IT設(shè)備耗電的比值；PLF定義為數(shù)據(jù)中心中供配電系統(tǒng)耗電與IT設(shè)備耗電的比值。

CLF和PLF可以看做PUE的補(bǔ)充和深化，通過分別計算這兩個指標(biāo)，可以進(jìn)一步深入分析制冷系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的能源效率。

4.RER

RER（Renewable Energy Ratio，可再生能源利用率）用于衡量數(shù)據(jù)中心利用可再生能源的情況，以促進(jìn)太陽能、風(fēng)能、水能等可再生，無碳排放或極少碳排放的能源利用。

一般情況下，RER是指在自然界中可以循環(huán)再生的能源，主要包括太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿取?/p>

數(shù)據(jù)中心主要節(jié)能措施

根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究，數(shù)據(jù)中心節(jié)能涉及到建筑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、IT設(shè)備系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等多個方面，表1就羅列了目前常用的數(shù)據(jù)中心節(jié)能措施與可能的節(jié)能效果。

（作者單位為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)圖書與信息中心）