解讀綠色數(shù)據(jù)中心PUE指標-建筑電氣2012.8

建 虢電乞。
—___—·I_l_—Il__BUILDING
2口1 Z年第日 期 l ELECTRlCITY
解 讀 綠 色 數(shù) 據(jù) 中 心 PUE 指 標
馬永鎖 (上海華誼信息技術(shù)有限公司，上海市 200025)
Interpretation of PUE of Green Data Center
Ma Yongsuo(Shanghai Huayi Information Technology Co．，Ltd．，Shanghai 200025，China)
Abstract Understanding and considerations on 1 PUE定義
PUE of green data center are introduced，including
relevant characteristics and correct measurement
PUE概念最早由 Christian Belady提出．并由業(yè)
method． Variation trend， limitations of PUE and
內(nèi)頗具影響力的綠色網(wǎng)格組織 TGG (The Green Grid)
methods to reduce PUE are analyzed and it is
發(fā)展和完善，TGG在2007年給出的定義是：
indicated that PUE should be used correctly to serve
璺 墮 皇! ! 竺 !!
the purpose of energy-saving and emission reduction． PUE ：
IT設(shè)備功率 ITEP (IT Equipment Power)
Key words Green data center Power usage
筆者把 TFP劃分為 ITEP和非 IT設(shè)備功率 NITEP
effectiveness Energy—saving and emission reduction
(Non-IT Equipment Power)，非 IT設(shè)備可以理解為基
IT equipment Non-IT equipment Infrastructure
礎(chǔ)設(shè)施．于是該公式可以改寫為：
C】assi cation 0f PIIE measUrement
PUE ：1+—NITEP
—
ITEP
摘 要 介紹對綠 色數(shù)據(jù)中心 PUE指標的理解
從公式來看 ，要降低 PUE，只能減小非 IT設(shè)備
和思考 ，包括 PUE的相關(guān)特性、如何正確測量等 ，
耗電量和增大 IT設(shè)備耗電量，但是非 IT設(shè)備與 IT設(shè)
分析 PUE的變化趨勢、PUE指標的局限性、應(yīng)該從
備耗電量是有關(guān)聯(lián)的，不是獨立的變量，在數(shù)據(jù)中心
哪些方面考慮降低 PUE等等，指 出應(yīng)正確運用 PUE
正常運營的情況下。一般兩者同升同降，但不是簡單
為節(jié)能減排服務(wù)
的線性關(guān)系。實際運用中，往往不會改變 IT設(shè)備 ，
關(guān)鍵詞 綠色數(shù)據(jù)中心 PUE 節(jié)能減排 IT設(shè)
只有通過采取節(jié)能措施降低非 IT設(shè)備的耗電量來降
備 非 IT設(shè)備 基礎(chǔ)設(shè)施 PUE測量分類
低 PUE，這是一般的數(shù)據(jù)中心運營管理人員或合同能
源管理提供商能做的。
0 引言
2 PUE提出的目的
數(shù)據(jù)中心近十年來如雨后春筍般拔地而起。數(shù)據(jù)
中心的節(jié)能問題也越來越引人注目。如何界定綠色數(shù) 數(shù)據(jù)中心 IT設(shè)備本身及部署的功率 密度值突飛
據(jù)中心?國際上尚無統(tǒng)一的標準，目前比較通行的評 猛進 ．數(shù)據(jù)中心的耗電量 自然就會水漲船高 ，運營成
價指標是 PUE (Power Usage Efiectiveness，電能使用 本費用中，電費成本遠遠大于其他運營費用 ，這引起
效率 )，PUE是一個 比率 ，無量 綱 ，取值大 于 1， 了人們的廣泛關(guān)注并著手研究這個課題。在綠色節(jié)能
PUE值越小越好 ，國內(nèi)已建成 的數(shù)據(jù) 中心大多在 大潮的引領(lǐng)下．節(jié)能減排勢在必行 ，初步研究發(fā)現(xiàn)基
2．5以上，歐美國家在 2左右。 礎(chǔ)設(shè)施的用電量 比 rr設(shè)備本身用 電量大 1倍甚至
作者信息 -
馬永鎖，男，上海華誼信息技術(shù)有限公司，工程師，項目經(jīng)理。
_ ～ Q12 L璺_1_ 璺
546 http：／／www jzdq net．cn2倍以上?；A(chǔ)設(shè)施是為 IT設(shè)備服務(wù)的，這有點喧 這是現(xiàn)實中較常見的模式 ，隨著 IT設(shè)備的逐漸部
賓奪主的味道。PUE提出的目的就是要降低基礎(chǔ)設(shè) 署 ．ITEP也逐漸增大，PUE應(yīng)該呈現(xiàn)出逐漸降低的
施的費用成本 ，這也是一般運營管理人員能夠做的。 趨勢。
b． 非 IT設(shè)備和 IT設(shè)備同步分期建設(shè)與部署 ，
3 PUE的動態(tài)變化
PUE值在一定范圍內(nèi)波動，并很有可能略有降低。
我們知道，無論是 IT設(shè)備還是非 IT設(shè)備 ，這些 e． 非 IT設(shè)備和 IT設(shè)備均一次性建設(shè)與部署 ，
負荷耗用的電功率隨著時間的變化而變化 ，這種變化 這是數(shù)據(jù)中心建設(shè)的常見模式，這給在漫長的運營周
是無序的。它既受季節(jié)變化的影響 ，也與其他因素有 期內(nèi)改善 PUE水平提供了很好的條件。我們可以持
關(guān)。如 。數(shù)據(jù)中心前年增加了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，要求照 續(xù)地逐步改進 PUE水平 。并進行 “環(huán) 比”和 “同
明燈一直開著 ；去年又對新風系統(tǒng)進行了改造 ，將傳 比”，我們所能做的主要是采取措施降低NITEP。非
統(tǒng)的新風機換成全熱交換器 ；今年剛剛發(fā)生的某個事 IT設(shè)備是為 IT設(shè)備服務(wù)的，在保持 IT設(shè)備不變的情
件導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的訪問量暴增；精密空調(diào)的壓縮機、 況下去減小 NITEP，這就是 PUE提出的主旨。數(shù)據(jù)
加濕器 、再熱器等等需要經(jīng)常自動啟停；UPS在逆變 中心基礎(chǔ)設(shè)施的用電量減小了。數(shù)據(jù)中心的電能使用
和自動旁路工作模式之間自動切換等等，這些因素都 效率也就提高了。
會導(dǎo)致 PUE每時每刻都在變化。所以我們研究 PUE， PUE是相對于 IT設(shè)備而言的 ，如第 a種情況所
不能僅看某個時刻的靜態(tài) PUE值 ，還要看它每天 、 述，在非 IT設(shè)備數(shù)量不變的情況下，IT設(shè)備開啟
每月或者每年的 PUE值 ，進行 “環(huán)比”和 “同比”， 一 臺與開啟兩 臺相 比，PUE值相差較 大 。要維持
研究它的動態(tài)變化趨勢。 PUE值在理想 的水平 ，運營管理人員應(yīng)按需開啟非
IT設(shè)備 ，避免不必要的浪費。所以我們在數(shù)據(jù)中心
4 PUE特指電能使用效率
日常管理過程中，需要時刻掌控 PUE的變化趨勢 ．
PUE (Power Usage Effectiveness)是電能使用效 分析判斷這種變化的原因，以便做出正確的決策。
率 而 不 是 能 源 使 用 效 率 EUE (Energy Usage
6 PUE必須是在數(shù)據(jù)中心正常運營時測量
Effectiveness)。能源的概念很廣 ，有可再生的和不可
才有效
再生的，這些能源和電能之間的換算很難 ，TGG組
織建議采用換算因子進行換算 ，筆者認為不太可取， 從上文中我們知道 ，PUE是動態(tài)變化的，無論是
我們的目的是節(jié)能減排 ，增加可再生的清潔能源的使 在數(shù)據(jù) 中心建設(shè)初期的試運行階段 (這個階段通常
用 ，由于技術(shù)水平上的差異 ，各個國家在不同時期的 IT設(shè)備僅開啟少數(shù)的幾 臺)，還是在建成后的正式
換算因子也應(yīng)該是不同的，很難統(tǒng)一。所以，筆者建 運營階段，或者是在突發(fā)故障應(yīng)急運行階段 (如
議 ：鼓勵數(shù)據(jù)中心因地制宜地利用太陽能、風能、水 非IT設(shè)備總電源開關(guān)故障)，其 PUE值都是不一樣
能、空氣能 (作為冷源使用 )、天然冷卻水源、熱電 的，甚至可能差別很大。舉一個極端的例子，若采用
聯(lián)產(chǎn)中的副產(chǎn)品熱能、冶金化工等行業(yè)的廢熱等等 ． 市電直接對 IT設(shè)備供電，關(guān)掉其他非 IT設(shè)備 ，這時
這些能源不在 PUE的計算之列。 PUE值近似等于 1。但我們不能說該數(shù)據(jù)中心能效優(yōu)
異，也許這種狀況只能維持 5 S就有服務(wù)器死機或宕
5 PUE是相對于 IT設(shè)備而言的。它也是評
機了。所以 ，必須在數(shù)據(jù) 中心正常運 營時測量 的
價基礎(chǔ)設(shè)施電能使用效率的指標
PUE才是有效的。
從 PUE公式來看 ，減小 NITEP和增大 ITEP都會
7 同一數(shù)據(jù)中心不同時期的 PUE值比較更
實現(xiàn) PUE的降低 ，這里筆者把基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)稱為非

當然可以。在2012年8月的《建筑電氣》期刊中，有一篇文章詳細解讀了"綠色數(shù)據(jù)中心PUE（Power Usage Effectiveness, 電力使用效率）"這一關(guān)鍵指標。綠色數(shù)據(jù)中心是隨著信息技術(shù)發(fā)展和環(huán)保意識提升而興起的概念，其核心目標是通過優(yōu)化能源管理和減少碳排放來實現(xiàn)高效、可持續(xù)的數(shù)據(jù)中心運營。 PUE 是衡量數(shù)據(jù)中心能源效率的一個重要參數(shù)，它表示數(shù)據(jù)中心的整體能源消耗（包括IT設(shè)備能耗以及冷卻系統(tǒng)等支持設(shè)施的能耗）與IT設(shè)備直接功耗之間的比率。理想情況下，一個完全高效的綠色數(shù)據(jù)中心應(yīng)具有PUE等于1，這意味著每單位IT設(shè)備產(chǎn)生的電能僅需一單位的能源供應(yīng)，且其余能源被高效利用在數(shù)據(jù)中心環(huán)境控制和其他輔助設(shè)施上。 文章可能會深入解析PUE計算公式、影響PUE值的主要因素，如服務(wù)器熱效率、制冷系統(tǒng)的能效比、數(shù)據(jù)中心的布局設(shè)計、照明與HVAC（ heating, ventilation, and air conditioning，暖通空調(diào)）系統(tǒng)等方面，并討論如何通過采用節(jié)能技術(shù)和管理策略來降低數(shù)據(jù)中心的PUE，從而達到節(jié)能減排和提高經(jīng)濟效益的目標。同時，該文章也可能關(guān)注當時的綠色數(shù)據(jù)中心發(fā)展趨勢及其在中國建筑電氣行業(yè)中的應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢。