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1、上海某数据中心能效调研分析0引言数据中心由于其巨大的能耗越来越成为人们关注的焦点，但就数据中心本身能耗到底有 多少个问题，学者们存在较大的分歧。如Jonathan1等人认为2006年美国数据中心能耗 占到了该国总能耗的1.2%,且其增长速度大约为5年翻一番，然而文献2却质疑Jonathan 觚等人所采用的估算方法的准确性，认为其有高估的可能；William3等人估算的数据中心 能耗密度范围为10762150W/m2，而MitchellJackso4等人实测的结果则为355W/m2。 事实上，目前对于究竟数据中心能耗问题严重性的描述，国内外均没有令人满意的答案，特 别值得一提的是我国到目前为止还
2、没有公开的有关数据中心能耗的数据。针对这个问题，本文作者在运行管理人员的充分配合下对上海某数据中心的能耗情况进 行了现场实测，并在这些数据的基础上对该数据中心的能效相关问题进行了讨论。1数据中心能效参数在对数据中心进行能效讨论之前，首先需要明确数据中心的能效参数。对于一般建筑来 说，常用的能效参数是EUI(Energyuseintensity)，也就是单位建筑面积的能耗，但这个参 数具体应用到数据中心当中却存在一定问题。由于数据中心中的IT设备种类可能不单一，另外不同的数据中心设备放置的密度也可 能存在差异，而这些非能效因素都会导致不同数据中心单位面积的IT设备的散热量存在较 大差别。在此背景
3、下，EUI(Energyuseintensity)这个参数失去了应有的评判意义，因此需 要一个新的指标来评价数据中心的能耗效率。美国绿色网格提出了 PUE(PowerUsageEffectiveness) 5参数作为数据中心能耗指标， 如式(1)所示：PUE_ TotalFacilityPowerITRueeuPe， (1)其中，TotalFacilityPower作为数据中心的总能耗，W； ITEquipmentPower为IT设备 能耗，W。Belady6认为很多数据中心能耗的PUE值可能会达到3.0或更高，而经过良好的设计，PUE值有可能会降到1.6左右，而Patterson7则认为PU
4、E的下限值应为2.0.劳伦斯伯克 利实验室8对美国数据中心开展的测量显示PUE变化范围为1.3到3.0.需要指出的是目前 尚无研究给出标定数据中心是否节能的PUE值。该参数是数据中心业内比较通行的能效评介参数，因此在本文中主要利用它来描述测试 数据中心的能效性能。2测试概述2.1测试对象描述测试数据中心主要为某期货公司提供电子数据业务.全年24小时不问断运行。其面积 为300m2(20x15m)(包括CRAC所在的空调机房面积).平面布置图及气流组织如图1和2所 示。图1调研数据中心平面布置图从图l和2我们可以看出该机房是一典型的冷热通道、地板下送风的数据中心，相对来 说比较有代表性。该机房的
5、冷量由5台精密空调机组提供（4用1备），其性能参数如表l所示。表l调研数据中心精密空调相关参数设备组置救量主要技术参数压靖机 2 制冷量额定功率6.3kW送风机 117300m%；甑定功率15kW室外 i楹曲ft率业W。冷裾风机.2.2测试过程经现场调研了解到该数据中心精密字调、照明及IT设各均有相对独立的UPS系统。本 次研究中选取连续的两个典型工作日（2011年12月23及24日）来对数据中心能耗情况进行 研究，分别于23日的上午9时与24日的上午9时记录各UPS电表读数，取每个UPS两次读数的差值为该数据中心典型工作日的相应能耗。3测试结果与分析现场实测的数据如表2所示表2数据中心能耗调
6、研数据由表2我们可以计算出数据中心总能耗为4459kWh/天，结合机房面积可得该机房EUI 为619.3w/m2。而其分项能耗则如图3所示。 IT设备能籍空阖系统能展圈3洲试数据中心分项能狂饼图由图3我们依据式（1）可以得到该数据中心的？亚为1.86 （由于无法测量供电系统的 能耗，因此这里得到的PUE是有可能偏大的）。由于业内目前仍无关PUE的节能标准值.因 此在讨论PUE值时只能与其他数据中心PUE来作相对比较研究。将测试数据中心PUE与美国 劳伦斯伯克利实验室所作的数据中Benchmark调研测试中得到的数据中心PUE比较如图4。 从图中我们可以看出测试数据中心的PUE值处于中等偏高的位
7、置，因此其辅助系统（主要为 空调）有相当的节能空间（最少为50%）。3 .M L理】Hit败岗中心PIE与美国刑武U垂中小比盟其中美国测试数据中心PUE值来源为文献8。另外根据表2可知精密空调机组额定功率为24.5kw.定义如下变量部分功率比PPR其中，Power为精密空调实测功率，W；而PawerRated为额定功率，W。PPR参数反映的是精密空调实时功率与额定功率之间的比值，是从供给侧反映并机组运 行状态的参数，然而供给侧的状态实际上也可侧而反映出需求侧的情况。固此考察机组的 PPR实际可大致了解机组实际负荷的情|兄.当然考虑到机组的性能参数随负荷率下降而降 低，PPR可能会略大于机组的负
8、荷率。由PPR参数定义结合图5可得并精密空调的PPR参数如图5所示。图5实测数据中心各精密空调机组PPR参数由5可知各精密空调机组的PPR参数差异较大，最低的机组2的PRR参数仅为0.4左右。由前面的分析我们可以知道该机组实际的负荷率可能会更低.也就说该数据中心存在部分空 调机组在非常低的负荷率下运行。通过查阅该数据中心的空调设计说明我们可以知道该中心 设计的冷负荷为500W / m2,而实际配备的空调系统其容量为800W/m2,由此可得其安全系数 为1.6，远远大于一般空调系统设计中所取的1.2。考虑到该数据中心已配备了一台备用机 组，笔者认为这样安全系数选择是没有必要且有悖于节能原则的。4结论综合以上的分析，对于数据中心的现场调研我们可以得到如下的结论：(1) 所调研的数据中心其能耗密度EUI为619.3W/m2:(2) 所调研的数据中心能效参数PUE为1.86,与国外数据中心能效参数相比有进一步提 升的实际空间(空调系统至少有一半的节能空间)。(3) 所调研的数据中心部分空调机组在较低的负荷率下运行，存在因效率低而导致的能 源浪费现象。
