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數據中心的PUE價值是什麽?數據中心PUE價值研究介紹及詳解

目前,PUE (Power Usage Efficiency)值已經成為國際上比較流行的衡量數據中心PUE(Power Usage Efficiency)的指標。PUE值是指數據中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源的比率。PUE值越接近1,數據中心越環保。

隨著電子信息系統機房內IT設備的高密度集成,解決設備散熱問題和機房內日益增大的散熱問題引起了社會各界的強烈關註。根據研究,與IT/電信相關的碳排放已成為溫室氣體排放的最大來源之壹,每年導致8.6億噸碳排放,並且隨著全球對計算、數據存儲和通信技術的需求,該領域的排放勢頭仍在快速上升。即使人們大力提高設備、機房結構和數據中心的能效,到2020年,全球IT相關的碳排放量也將達到654.38+0.54億噸。所以越來越多的人開始關註綠色機房的建設。

目前,PUE (Power Usage Efficiency)值已經成為國際上比較流行的衡量數據中心PUE(Power Usage Efficiency)的指標。PUE值是指數據中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源的比率。PUE值越接近1,數據中心越環保。目前國外先進的數據中心機房的PUE值通常小於2,而我國大部分數據中心的PUE值在2-3之間。所以國內機房芯片級主設備1W的功耗會導致總功耗2-3W,而國外機房芯片級主設備1W的功耗只會導致總功耗不到2W。

建設前期在機房的設計和規劃中考慮節能環保,在設計和規劃過程中以滿足機房使用要求為前提,以機房的PUE值作為機房的設計和規劃要求。用戶對PUE值的要求,機房的設計滿足並說明機房的設計可以從幾個方面滿足用戶的要求。

據統計,數據中心的散熱約占機房總耗電量的40%。機房內的冷卻主要由機房內的空調來處理,所以降低機房空調的功耗可以有效降低機房的PUE值。

因為現代電子信息系統機房的空調負荷主要來自計算機主機設備和外部輔助設備產生的熱量,其中服務器、存儲、網絡等主要設備占設備散熱的80%。因此,隨著服務器集成密度的不斷增加,服務器機櫃設備區已經成為機房中主要的熱島區域。服務器設備的熱密度正在增加。機房下送風空調系統利用防靜電活動地板下的空間作為空調系統的送風靜壓箱,空調機組從通風地板向機櫃、設備等熱負荷送風。但是高密度的機櫃是從機櫃前面的地板出風口露出來的。冷氣送到機櫃中間時,已經完全被服務器吸收了。所以機櫃上部沒有足夠的冷能,會導致機櫃上部的設備無法正常運行。

目前,機房服務器負載的最大散熱近年來已經攀升至每櫃20KW以上。在原地板下風機機房精密空調系統的理想送風條件下,機房單位面積最大制冷量為4KW/㎡(配有更大制冷量的空調機組送風量相應增大,送風壓力足以吹起地板),已不能滿足其需求。

解決了上述問題。在機房設計中,提高了靜電地板高度,提高了地板出風口的通風率,封閉了機櫃的冷通道。也可以通過風管上送風和地板下送風結合制冷的方式解決。

機房空調的冷量不被浪費,有效利用可以大大提高空調的利用率。空調運行在實現機房制冷的前提下,還可以節約能源。通過對空調系統的壹系列優化,可以降低整個機房的PUE值。

但是,空調本身的耗電量才是最重要的。因此,解決空調本身的用電成本,降低空調能耗是關鍵。傳統風冷制冷模式是機房最耗電的運行模式。在大型IDC中,現在基本都采用水冷式機房空調系統,比風冷系統節能20%左右。

但是,我們可以使用新的空調技術,比水冷式空調(非電空調)節能30%以上。

非電空調俗稱溴化鋰空調、吸收式制冷機、燃氣空調等。它們的工作原理是利用天然氣、城市煤氣、發電余熱、工業余熱、工業廢水、太陽能、沼氣等能產生80℃以上的熱能作為動力,用溴化鋰作為制冷劑進行熱交換,從而降低空調循環水的溫度,達到制冷的目的。但是呢?非電?只有空調本身的制冷不直接用電,而支撐空調運轉的後置機組,如風機、水泵、冷卻塔等都需要用電。

但與直接用電制冷制熱相比,非電空調的耗電量非常小。所以這種非電技術的意思是,我們不能停止用電,但我們可以大大節約用電。

非電空調制冷原理:是利用溴化鋰溶液來實現的,即溴化鋰溶液因沸點和吸水性不同而受熱時,蒸發出來的水流入蒸發器吸熱,然後蒸汽冷凝,再次與溴化鋰混合形成溶液。在這些過程中,通過熱源加熱,然後通過蒸發冷卻需要冷卻的壹端,冷凝的熱量通過室外冷卻塔冷卻或送至室內加熱。這樣就實現了熱制冷。

所謂非電技術,就是直接靠熱能制冷的原理。傳統意義上,電動空調要達到制冷效果,必須從熱能變成機械能,從機械能變成電能,從電能變成機械能,最後變成冷能。在這五個能量轉換過程中會排出壹定量的二氧化碳。所以從理論上講,非電空調不僅節能,而且在空調制冷過程中有效減少了四倍的碳排放。

通過最新的技術,我們可以將空調能耗占整個機房總能耗的比例控制在15%左右。這樣,整個機房的PUE值可以控制在2以下。

數據中心的UPS電源約占機房總用電量的5%。UPS本身的功率占UPS的7%左右。而且機房建設水平越高,需要的UPS就越多。比如壹個國家標準的C級機房,配備壹個400KVAUPS就可以滿足要求。這個機房的負荷沒有變,但是等級從C級變成了A級..但是,UPS將從壹個400KVA變為四個400KVA。所以解決UPS的功耗也是非常重要的。如果機房供電質量很好,UPS可以工作在備用模式。正常工作的市電通過UPS的旁路直接向負載供電,UPS處於備用狀態。市電斷電後,直接轉換為UPS電池供電模式。這樣可以節省所有UPS的功耗。

最後,PUE是壹個大於1的乘數因子,無論它如何變化。最有效的方法就是達到最佳的節能效果,降低服務器等IT設備的功耗。比如1W的IT設備,需要1.6W的總功耗,當服務器設備的功耗降到0.8,數據中心的總功耗立刻降到0.8?1.6=1.28。IT設備減少0.2,總功耗減少0.32。這就是乘數效應。