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数据中心效率PUE计算指南(下)

日期:2022-08-23

上期我们对数据中心IT子系统、电源子系统和制冷子系统进行了标准化分类。本期我们来了解数据中心其他子系统的标准化分类,以及另外两部分内容——共享资源估算和无法测量的设备的估算。

 

 

表4列出了数据中心中常见、但没有列入前文三表的照明和其他设备。一般而言,照明包含在数据中心能源计算中,但是排除户外照明,因为不同站点的差异太大。如果存在户外照明,并且在测量时不容易从数据中心负载中去掉这部分能源用量,则可以用数据中心负载减去其估算值的办法将其去掉。

 

表4 数据中心其他子系统的建议分类

 

请注意,数据中心效率计算明确排除个人/办公负载。这是因为在很多情况下,极难将个人负载归于数据中心,原因是在绝大部分数据中心设施中,同一建筑内存在非数据中心人员职能,与非数据中心人员相关的负载量因站点而异,而且差别很大。在很多混用设施中,将数据中心负载与个人办公负载分开可能是个大难题,但是没必要为了将它们分开而付出很大代价或者做得很复杂。接下来的部分将探讨这类问题。

 

PUE计算指南

共享资源估算

 

如上期所述,正确一致地分类数据中心负载是确定数据中心PUE的重要组成部分。但是,如上文简介部分所述,某些与数据中心相关的耗电设备也供其他部门共用。例如,数据中心可能与相邻的办公楼宇共用制冷设备,或者数据中心UPS也可能为呼叫中心供电。即使精确测量这类共享设备的能源用量,也无助于数据中心效率计算,因为与非数据中心负载相关的设备损耗不应包含在PUE中。

 

 

在设备共享时常采用的方法是从PUE计算中直接忽略这类设备。这可能导致严重误差,尤其是在设备是“能耗大户”的情况下,例如冷水机。对于基准评测而言,这样的方法导致PUE计算结果无效。更好的策略是估算(或间接测量)与数据中心相关的那部分共享设备损耗,然后在PUE计算中使用这些损耗。此方法会产生惊人精确的结果。

 

考虑与其他非数据中心负载共享冷水机组的情况。目标是测量或估算冷水机组消耗的与数据中心相关的那部分功率。以下是三种用来确定共用冷水机组能耗的方法,它们可互换使用:

 

01

使用所有其他数据中心负载的已知电力损耗测量/估算冷水机的热负载,测量/估算冷水机能效,然后使用此信息计算冷水器用于数据中心负载的电功率

02

测量/估算数据中心与其他负载(使用水温、压力、泵设置等)之间的热负载比例,测量冷水机输入功率,然后按照该比例将部分冷水机功率分配给数据中心

03

关闭冷水机上的非数据中心负载,然后测量冷水机以确定与数据中心相关的冷水机功率

 

这些间接测量和估算通常是在专业数据中心能源审计期间进行的,经验丰富的数据中心运营者也可以尝试。为特定数据中心确立了测量/测算技术后,就可以很容易地一直重复使用该技术,以掌握效能趋势。

 

类似方法可以用于其他类型的共享资源。可在数据中心软件管理工具中正式采用这些估算和建模方法,以提供连续的能效报告。

 

PUE计算指南

无法测量的设备的估算

 

数据中心中的每个耗电设备都可测量自己的能耗。但是,测量某些设备的能耗可能非常复杂、代价很大并且不切实际。很多情况下,通过设备的间接测量和估算可以经济实用地确定PUE。

 

以配电装置(PDU)为例,这显然是电力设备。在负荷不满的数据中心中,PDU损耗可能超过IT负载的10%,对PUE计算有明显影响。但是大部分数据中心运营者在PUE计算中忽略PDU损耗,因为他们觉得PDU损耗很难确定,结果导致PUE计算出现严重误差。

 

直接测量PDU损耗非常困难的原因有几个:

 

PUD中的仪表从不直接提供损耗信息

PDU中的输入和输出仪表通常不提供瓦数值,只提供VA或安培

PDU中的输入和输出仪表精确性不足,无法用输入减去输出的办法确定损耗

PDU中有大量输出,需要将它们累加起来才能得到输出功率

 

幸运的是,PDU损耗是相当确定的,因为如果提供了PDU的特性,就可以直接根据IT负载算出其损耗。因此如果负载已知(无论是瓦数、安培数还是VA),就能以很高的精确度估算PDU损耗。事实上,这样估算损耗通常要比使用内置的PDU仪表还要精确。

 

估算出PDU损耗后,从UPS输出计量值减去该损耗可以得出IT负载,在确定PUE时,PDU损耗算作基础设施负载的一部分。与忽略PDU损耗相比,这种简单的方法大大改进了PUE计算。

 

PUE计算指南

结论

 

PUE定义为两个数值之比,数据中心输入功率比IT负载功率。初看起来,这只是获取两个测量值,再取其比率的简单问题,但是在实际数据中心中,问题通常不会这么简单。

 

数据中心通常建在多用途建筑中,因此不可能找到可测量数据中心总输入功率的单一测量点,也不可能测量IT负载。这意味着需要找出适合的测量点来获取全部数据中心能源用量,通常需要合并来自不同子系统的功率使用数据,才能获得数据中心总输入功率。使问题更加复杂的是,某些功率测量值可能难以获得,或者设备由非数据中心应用共用。

 

数据中心运营者需要理解,确定PUE并不需要大量昂贵的仪表,因为通过间接测量和估算可以非常有效地估算出数据中心中的很多损耗。

 

 

本系列文章已经提供了在能源使用分析中需要包含在内的各种数据中心子系统,还介绍了应该如何将这些子系统的能源使用纳入PUE计算。此外,还说明了确定共享设备和难测设备的能耗的实用方法,以便完成PUE计算。

 

这两期,不二师兄介绍了数据中心输入功率与IT负载功率进行分类的标准化方法,以及如何测量这些系统的能源消耗的实用方法,从而最终实现PUE计算,方便数据中心运营者们走出计算PUE需要大量仪器的思维误区,简化计算方法,建立一套有效的实时能源管理系统。

 

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数据中心效率PUE计算指南(上)

 

 


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