隨著云計算、物聯網等新興概念和技術的迅速發展,在給IT產業和用戶帶來革命性改變的同時,也使數據中心基礎設施建設與運維面臨著更多的挑戰。降低能耗、節省成本,成為建設綠色數據中心的核心目標。2011年,在國家發改委、工信部和財政部聯合開展的云計算示范工程中,明確要求數據中心的PUE應小于1.5。
在此背景下,出臺了一些地方及行業規范,對機房的能耗測試評估指標及檢測方法進行實質性的規范說明,如《數據中心能耗檢測指南及實施細則》。
2018年10月19日,“微模塊產品PUE測試規范”“空調產品PUE能效因子測試規范”標準審查會在中國信息通信研究院召開,TGG(中國)微模塊產品PUE測試規范和空調產品PUE能效因子測試規范通過審查。這兩個規范首次對微模塊產品和空調產品的PUE測試提出了具體的方法和測試流程,使得PUE的測試規范更加完整和全面。
1. 數據中心能耗結構
《數據中心能耗檢測指南及實施細則》將數據中心的能耗結構分解為圖5-11所示的幾個部分。
1)輸入能源
輸入能源主要由三部分組成:主供電電網、發電機、非主供電電網(由個別設備引入)。太陽能、風能等再生能源,最終都用輸入到數據中心的電能表示。發電機能源作為補充電力不足和應急的發電機能源輸入應按年平均運行時間折算到主供電電網。非主供電電網能源輸入應按實際用電情況并入主供電電網。太陽能、風能等再生能源應以最終輸送給數據中心的電量計入主供電電網或非主要能源輸入。
圖5-11 數據中心的能耗結構
2)IT負載
IT負載為數據中心正常運行情況下的輸入有功功率。
3)供配電及UPS系統
供配電系統由高壓配電、變壓器、配電柜、線纜傳輸、UPS系統、空調制冷系統配電、安全照明配電、列頭柜、機架PDU等環節組成。UPS系統包括UPS主機(單機或冗余并機)、電池、并機柜(包括維修旁路)等。
4)空調制冷系統
空調制冷系統主要包括機房內使用的空調設備(包括機房專用空調、濕度調節設備等),提供冷源的設備(包括風冷室外機、冷水機組、冷卻塔、干冷器、水泵、電動閥門、水處理設備等),新風系統(包括新風預處理和送風系統等)。
5)其他設施
其他設施是指數據中心中其他消耗電能的基礎設施設備,包括照明設備、安防設備、消防滅火設備、傳感器及數據中心的管理系統等。
根據上述數據中心的能耗結構,根據供電架構,將數據中心分為獨立供電系統和共用供電系統兩種情況,分別進行測量計算
2. 測量周期和頻率
能耗指標的數值受各種因素的影響,會隨季節、節假日和每天忙閑時段的改變而發生變化,因此為全面、準確地了解數據中心的能效,應采用固定測量儀表對數據中心能耗進行持續、長期的測量和記錄,且測量時間越長,得到的PUE指標越能反映數據中心真實的能耗情況。
各個規范給出的建議測量周期和頻率相近,一般規定如下。
(1)按不同季節每年測量4次,分別在春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12—2月),每個季節內選取一個月作為一個時段進行測量。
(2)每個時段測量時間不少于3天,在一個月的第5日、15日、25日進行測量。
(3)每天測量不少于兩次,分別在數據中心業務繁忙和空閑時進行測量。
(4)每次測量不少于1小時,取穩定數值或3次測量的平均值。
(5)每次測量時,要注意對各點和各環節測量的同時性,測量周期和測量頻率應在測量報告中明確說明。
3. 測量儀表和工具
所有測量數值都用有功功率表示,周期性測量時,都要使用同一型號和規格的儀表和工具,有變化時應對新的儀表和工具進行比對校準,儀器應每年或定期由國家認可的單位進行校準。
4. 簡化測量相關規定
為簡化測量步驟和難度,對部分設備和環節的運行效率數據進行近似認定,并在計算公式中采用。
(1)市電輸入變壓器(高壓變低壓)的效率典型值為98.5%。
(2)變壓器次級輸入到UPS輸入端的各級配電和線纜傳輸的效率典型值為99%。
(3)變壓器次級輸入到空調制冷系統輸入端的各級配電和線纜傳輸的效率典型值為99%。
(4)UPS輸出到IT設備輸入之間的各級配電和線纜傳輸的效率典型值為99%。
(5)非主供電網到空調制冷設備輸入之間的變壓器損耗典型值為98.5%,各級配電和線纜傳輸的效率典型值為99%。
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