《數(shù)據(jù)中心效率（PUE）計(jì)算器》可以幫助數(shù)據(jù)中心從業(yè)人員評(píng)估新建或者現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心年度效率，可視化數(shù)據(jù)中心效率曲線以及檢討關(guān)鍵設(shè)計(jì)決策對(duì)效率的影響。該工具旨在說(shuō)明各種設(shè)計(jì)決策和運(yùn)行條件對(duì)典型數(shù)據(jù)中心效率和用電成本的影響。用戶可以輸入供配電和制冷系統(tǒng)配置的詳細(xì)信息，該工具會(huì)基于一個(gè)經(jīng)過(guò)測(cè)試和驗(yàn)證的三變量模型給出相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。

一、數(shù)據(jù)中心效率的定義

首先，我們先來(lái)看一下數(shù)據(jù)中心效率是如何定義的。電能使用效率（Power Usage Effectiveness - PUE）是指數(shù)據(jù)中心消耗的總電能與IT設(shè)備消耗的電能之比。例如， 如果運(yùn)行數(shù)據(jù)中心所需的電能是IT設(shè)備消耗的電能的1.5倍，那么PUE值就是1.5。PUE數(shù)值越小， 表示數(shù)據(jù)中心的效率越高。衡量數(shù)據(jù)中心的另一指標(biāo)是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率（Data Center Infrastructure Efficiency - DCiE）是IT負(fù)載的功耗占數(shù)據(jù)中心總功耗的百分比，它是PUE的倒數(shù)，也就是1/PUE。DCiE數(shù)值越大，表示數(shù)據(jù)中心的效率越高。

二、計(jì)算器輸入?yún)?shù)

通過(guò)權(quán)衡工具網(wǎng)址：http://tools.apc.com ，我們可以很容易找到《數(shù)據(jù)中心效率（PUE）計(jì)算器》，下圖所示為該計(jì)算器的界面。該計(jì)算器的輸入部分包括數(shù)據(jù)中心架構(gòu)和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)兩大部分。下面將為大家詳細(xì)介紹每個(gè)選項(xiàng)對(duì)數(shù)據(jù)中心投資成本的影響。值得注意的是該計(jì)算器是根據(jù)數(shù)據(jù)中心的典型值建模的。實(shí)際數(shù)據(jù)中心可能會(huì)因?qū)嶋H使用的供配電及制冷設(shè)備的效率和容量不同而與此模型相差較大。本計(jì)算器的基本價(jià)值在于評(píng)估不同的設(shè)計(jì)或條件變化時(shí)所產(chǎn)生的相對(duì)影響。為得到某個(gè)數(shù)據(jù)中心的實(shí)際效率值，需要基于實(shí)際安裝的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)中心效率的測(cè)量。

1. 數(shù)據(jù)中心架構(gòu)

• 數(shù)據(jù)中心IT容量 - 數(shù)據(jù)中心IT容量是指數(shù)據(jù)中心供配電和制冷系統(tǒng)所支持的IT負(fù)載的最大功率，以kW表示。該參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)中心效率是沒(méi)有影響的，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心各子系統(tǒng)的效率都是經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)化處理的，與數(shù)據(jù)中心容量之間沒(méi)有直接的關(guān)系。該參數(shù)只用于計(jì)算數(shù)據(jù)中心年度用電量。

• 每度電費(fèi) - 電價(jià)因數(shù)據(jù)中心所在的地理位置而異。此價(jià)格還代表著一個(gè)平均價(jià)格，它將當(dāng)?shù)厥须姍C(jī)構(gòu)提供的用電高峰時(shí)段電價(jià)和非高峰時(shí)段電價(jià)也考慮在內(nèi)。用于計(jì)算數(shù)據(jù)中心年度用電成本。用戶可根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾妰r(jià)手動(dòng)輸入數(shù)值。

• UPS系統(tǒng) - UPS系統(tǒng)效率取決于若干因素，包括負(fù)載百分比、使用年限以及設(shè)計(jì)要求。傳統(tǒng)UPS在滿載時(shí)效率約為 89%。典型UPS在滿載時(shí)效率約為92%。高效率UPS在滿載時(shí)效率約為96%。共有四個(gè)選項(xiàng)，可以檢討不同UPS系統(tǒng)對(duì)PUE的影響。

• 供配電系統(tǒng)冗余等級(jí) - 分為單母線和雙母線兩種冗余等級(jí)。單母線供電冗余系統(tǒng)是指位于電力設(shè)施與關(guān)鍵負(fù)載之間由一套非冗余組件組成。雙母線供電冗余系統(tǒng)是指位于電力設(shè)施與關(guān)鍵負(fù)載之間由兩套冗余組件組成（即開關(guān)設(shè)備、UPS、PDU、配電）。

• 制冷系統(tǒng)類型 - 冷凍水型制冷系統(tǒng)是采用位于數(shù)據(jù)中心IT空間外的冷水機(jī)組產(chǎn)生的經(jīng)盤管流入機(jī)房空調(diào)的冷凍水來(lái)達(dá)到制冷的目地。直接膨脹(DX)式乙二醇冷卻型空調(diào)制冷系統(tǒng)是用泵將乙二醇和水混合物由數(shù)據(jù)中心內(nèi)的獨(dú)立空調(diào)機(jī)組移動(dòng)至室外的散熱盤管來(lái)達(dá)到制冷的目的。風(fēng)冷型制冷無(wú)需使用冷凍水或冷卻水，直接采用制冷劑將熱量帶出數(shù)據(jù)中心。

• 冷水機(jī)組類型 - 冷凍水型制冷系統(tǒng)通過(guò)3種主要方法將熱量排到室外。冷卻塔使用獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)將熱量帶出；干式冷卻器是采用風(fēng)機(jī)將室外空氣吹過(guò)充有熱的乙二醇混合物的盤管將熱量帶出；風(fēng)冷機(jī)組使用與乙二醇制冷類似的風(fēng)機(jī)和盤管，只是盤管中流動(dòng)的是熱的制冷劑。

• 氣流分配方式 - 周邊式制冷系統(tǒng)通常利用加壓的高架地板輸送空氣，使之穿過(guò)打孔地板到達(dá)服務(wù)器進(jìn)風(fēng)口。 在緊靠熱源的制冷架構(gòu)中，制冷設(shè)備實(shí)際安裝在盡可能靠近服務(wù)器的位置，將冷空氣直接輸送至 IT 機(jī)架的前部，這樣可大大減少空氣混合情況的發(fā)生。InRow 制冷就是這種緊靠熱源的制冷方法的一個(gè)例子。 氣流遏制是一種更為高效的緊靠熱源的氣流分配管理方式，因?yàn)檫@種方式可防止冷熱氣流混合在一起。

• CRAC/CRAH冗余等級(jí) - 機(jī)房空氣調(diào)節(jié)設(shè)備CRAC/機(jī)房空氣處理設(shè)備CRAH冗余等級(jí)反映了采用空調(diào)的臺(tái)數(shù)。滿容量機(jī)組臺(tái)數(shù)N指滿足正常制冷所需的臺(tái)數(shù)，沒(méi)有冗余；N+1是指滿容量+1臺(tái)機(jī)組；2N指滿容量機(jī)組臺(tái)數(shù)的兩倍；2(N+1)包括滿容量N+1臺(tái)機(jī)組，然后整體再增加一套機(jī)組。

• 排熱設(shè)備冗余等級(jí) - 排熱設(shè)備冗余是指滿容量或者有冗余的排熱設(shè)備機(jī)組臺(tái)數(shù)，用于檢討不同冗余等級(jí)對(duì)PUE的影響。

• 水側(cè)節(jié)能冷卻模式運(yùn)行時(shí)間 - 水側(cè)節(jié)能冷卻模式可在一定環(huán)境條件下，無(wú)需讓冷水機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高了制冷系統(tǒng)的效率。 該比例即表示了水側(cè)節(jié)能冷卻模式在一年的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。注：此計(jì)算器不支持風(fēng)側(cè)節(jié)能冷卻模式。

 2.  設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

用戶可根據(jù)各設(shè)計(jì)對(duì)PUE的影響來(lái)權(quán)衡是否采用該設(shè)計(jì)。其中各選項(xiàng)的含義分別為：

• 備用發(fā)電機(jī) - 柴油發(fā)電機(jī)需要耗用一定的電能為起動(dòng)和加熱發(fā)動(dòng)機(jī)缸體所需的電池充電。

• UPS處于節(jié)能（ECO）模式 - UPS以節(jié)能模式運(yùn)行時(shí)，負(fù)載直接由市電供電。如果市電發(fā)生中斷，UPS會(huì)切換到電池模式，負(fù)載的供電會(huì)經(jīng)歷一個(gè)短暫的中斷。以節(jié)能模式運(yùn)行可提高效率，但同時(shí)會(huì)稍微減弱對(duì)負(fù)載的保護(hù)。

• 不帶變壓器的PDU - 此選項(xiàng)最初為北美供配電系統(tǒng)而設(shè)置。在北美，典型的IT負(fù)載供電為120V，其典型PDU中需配置降壓隔離變壓器，如果將IT 負(fù)載改為更高的電壓（如240V相電壓）供電，則可以去掉PDU中的變壓器進(jìn)而提高效率。在中國(guó)，PDU前端一般是不需要變壓器進(jìn)行降壓的，因此該選項(xiàng)為缺省選擇。如果出于隔離的目的，在機(jī)房環(huán)境中PDU前端加入隔離變壓器，請(qǐng)取消該項(xiàng)的選擇。

• 高能效照明設(shè)備 - 傳統(tǒng)照明缺乏高能效照明所具有的高能效鎮(zhèn)流器等技術(shù)。

• UPS供電的CRAC/CRAH - 在極為重要的環(huán)境中，有時(shí)會(huì)將整個(gè)空調(diào)設(shè)備連接至UPS 上。這種做法需要增加UPS容量，導(dǎo)致UPS上IT負(fù)載率降低，進(jìn)而影響效率。

• 協(xié)同工作的CRAC/CRAH - 協(xié)同工作機(jī)房空調(diào)設(shè)備會(huì)彼此通信協(xié)調(diào)，比如：可以避免出現(xiàn)一個(gè)在加濕而另一個(gè)卻在除濕的狀況。

• 變頻驅(qū)動(dòng)冷卻水泵/冷凍水泵 - 借助變頻驅(qū)動(dòng)，冷卻水泵和冷凍水泵在各種不同的負(fù)載條件下均可高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

• 深高架地板 - 與使用較高的高架地板相比，使用較低的高架地板時(shí)風(fēng)扇將等量空氣配送到IT設(shè)備需要消耗更多電能。本工具中基準(zhǔn)假定較低的高架地板為600mm，其中地板下150mm高的空間存在有通風(fēng)障礙物；而較高的高架地板高度為900mm。

• 吊頂回風(fēng) - 吊頂用作將熱氣流送回空調(diào)的通道，避免與冷氣流混合，從而達(dá)到更高的制冷效率。

• 優(yōu)化的機(jī)架布置 - 按照冷/熱通道布局?jǐn)[設(shè)機(jī)架可將熱氣流與冷氣流隔離，有助于防止冷熱空氣發(fā)生混合。冷熱氣流混合會(huì)降低制冷系統(tǒng)的效率。

• 優(yōu)化的地板架設(shè) - 在高架地板環(huán)境中，將打孔地板鋪在理想位置可提高制冷系統(tǒng)的效率。不理想的地板位置包括熱通道以及通道兩端（在通道兩端冷空氣可能與熱空氣發(fā)生混合）。

• 盲板 - 盲板通過(guò)防止熱空氣與來(lái)自空調(diào)裝置的冷空氣混合，達(dá)到提高制冷系統(tǒng)效率的目的。

三、計(jì)算器輸出結(jié)果

結(jié)果部分包括投資成本匯總、按類型劃分的成本和按系統(tǒng)劃分的成本三大部分。下面將為大家詳細(xì)介紹每個(gè)選項(xiàng)的意義。

1. PUE曲線 

該曲線可根據(jù)不同IT負(fù)載率給出在該負(fù)載率下的數(shù)據(jù)中心PUE值和年用電力成本。從曲線的走勢(shì)來(lái)看，IT負(fù)載率對(duì)PUE有巨大影響。

2. 電能分配

可按照系統(tǒng)類型給出電能分配，還可以給出供配電系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)各子系統(tǒng)的用電百分比，同時(shí)，還可以給出供配電系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)各子系統(tǒng)的年度用電成本。

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