数据中心能耗检测与节能评估

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1、数据中心能耗检测与数据中心能耗检测与 节能评估中存在的问题节能评估中存在的问题目录一、当前数据中心节能设计和能耗测量工作中存在的问题二、数据中心能耗模型三、数据中心能耗指标四、数据中心能耗内容与范围五、对数据中心能耗测量的有关规定六、数据中心能效测量数据中心节能降耗工作存在的问题1、缺乏指导性的标准2、缺乏科学的能耗测量方法3、缺乏节能规划、设计和节能技术改造的数字依据4、缺乏节能规划、设计和节能技术改造的评估和验收标准一、当前数据中心节能设计和能耗测量工作中 存在的问题对数据中心能耗指标测量和评估的误解1、对数据中心效率（PUEPUE）中的两项数据涵盖的内容和正确的测量范围 不清楚，不规范；

2、 对于同一数据中心或同一节能技术，使用不同的方 法就会得出不同的效率等级和节能效果；2、由于缺乏统一的测量方法和用此方法测量得到的数据，就使得在对数 据中心能耗状态和新节能技术的节能效果进行评估时，就缺乏确切的 科学的数字依据，这样的评估结果就失去了对数据中心节能规划设计 和新的节能设备新的节能技术的应用 的指导意义；3、在不具备实验或实际运行数据的情况下 ，就对新建或节能改造的数 据中心提出全行业的PUE指标（或标准），给数据中心规划设计带来 困难，用户信息主管和设计院设计人员很难在数据中心可用性、可扩 展性、总拥有成本等要求与严酷的节能PUE指标之间进行平衡；4、即使采用同一供电和制冷技术

3、的数据中心，节能效果也会因数据中心 规模（200m22000m2）、地理环境（温度、湿度、自然冷源的连续时 间等）、主机房几何尺寸、可扩展规划等多种因素的影响，因此，规 划设计者不宜对PUE做简单的比较，不宜在攀比的心态下去做节能规 划；数据中心效率（PUEPUE）=输入数据中心的电能总量IT 负载消耗的电能家喻户晓众所周知标志(n)处的电缆传输功率为P(n)外部冷源输入数据中心内部供电数据中心外部供电4 4161612128 813152 2冷源、新风等主供电电网发电机转换开关总配电空调制冷系统非主供电电网UPS系统向数据中心之外的其它系统供电向数据中心之外的其它系统供电向数据中心之外的其它

4、设备供电配电输入配电输出配电列头柜1 13 356 679 910114 4配电安全照明机架PDUIT系统二、数据中心能耗模型三、数据中心能耗指标三、数据中心能耗指标1、数据中心电能利用效率数据中心电能利用效率 PUEPUE（Power Usage Effectiveness）：）： 数据中心总耗能与IT设备耗能的比值；2 2、空调制冷负载系数、空调制冷负载系数 CLFCLF（Cooling Load FactorCooling Load Factor） 数据中心中空调制冷系统耗能与IT设备耗能的比值；3、UPSUPS供配电负载系数供配电负载系数 PLF PLF （Power Load Fac

5、torPower Load Factor） 数据中心中IT设备供配电系统耗能与IT设备耗能的比值为了对数据中心能耗状态和新节能设备、节能技术的节能效果评估，可使用下面三个指标数据中心能耗测量和统计范围 数据中心主机房： 包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域； 数据中心辅助区： 包括电信进线间、测试机房、IT监控室、备件库、维修室等区域； 数据中心支持区： 包括变配电室、发电机房、UPS 室、电池室、空调机房、新风机房、动力站房、环境 动力监控值班室、消防设施用房、消防和安防控制室等； 行政管理区： 包括工作人员办公室、门厅、值班室、盥洗室、更衣间和用户工作办公室等。 四、数据中心能耗内

6、容与范围数据中心总能耗 IT设备耗能 数据中心基础设施耗能 包括变配电、供配电系统、UPS系统、空调制冷系统、消防、安防、环境动力监控、机 房照明等数据中心基础设施设备的耗能。IT设备包括： 由计算机、通信设备、处理设备、控制设备及其相关的配套设施构成， 按照一定的应用目的和规则，对信息进行采集、加工、存储、传输、检 索等处理的人机系统称为电子信息系统。输入能源包括： 输入能源有三部分： 主供电电网 发电机 非主供电电网（由个别设备引入）。 太阳能、风能等再生能源，最终都以输入到数据中心的电能表示。供配电电系统包括： 供电系统由高压配电、变压器、配电柜、线缆传输、UPS系统、空调制冷系 统配电

7、、安全、照明配电、列头柜、机架PDU等环节组成。UPS系统 UPS系统包括输入配电、输出配电、UPS主机（单机、冗余并机）、 电池、并机柜等。空调制冷系统空调制冷系统包括以下类型设备： 机房内使用的空调设备，包括机房专用空调机、湿度调节设备等； 提供冷源的设备，包括风冷室外机、冷水机组、冷却塔、干冷器、 水泵、电动阀门、水处理设备等； 新风系统，包括新风预处理机和送风系统等。其它设施 其它消耗电能的基础设施设备包括照明设备、安防设备、消防灭火设 备、传感器以及数据中心的管理系统等。测量周期和频率能耗指标的数值受各种因素的影响，会随季节、节假日和每天忙闲时段的改变发生变化，因此为全面准确了解数据

8、中心的能效，应采用固定测量仪表，对数据中心能耗进行持续、长期的测量和记录。 测量的周期和频率如下：(a)每年测量4次，分别在春季、夏季、秋季；(b) 每个时段测量时间不少于3天； (c) 每天测量不少于2次，分别在数据中心业务忙时和闲时进行测量；(d) 每次测量不少于1小时，取稳定数值或3次测量的平均值。(a)每次测量时，要注意对各点和各环节测量的同时性。五、对数据中心能耗测量的有关规定测量仪表和工具周期性测量时，都要使用同一型号和规格的仪表和工具，有变化时应对新的仪表和工具进行比对校准，仪器应每年（或定期）由国家认可的单位进行校准。其它规定和假设为了简化测量步骤和难度，以下设备和环节的运行效

9、率数据认为是可以规定和认定的，并在计算公式中可以采用。 所有测量数值都用有功功率表示； 在配置有能效监控系统的数据中心，应充分利用监控系统的能耗数据； 市电输入变压器（高压变低压）的效率典型值为98%； 市电输入到UPS输入端的各级配电开关和线缆传输的效率的典型值为99%； 市电输入到空调制冷输入的各级配电开关和线缆传输效率的典型值为99%； 市电输入到其它用电输入端的各级配电开关和线缆传输效率的典型值为99%； UPS输出到IT设备机架之间的各级配电开关和线缆传输效率的典型值为99%； 非主供电网到空调制冷设备输入配电之间的变压器损耗典型值为98%。各 级配电开关和线缆传输的效率典型值为99

10、%。六、数据中心能效测量第一、数据中心独立供电系统（解释）能效测量项目测量值备注引用公式输入总功率 PTotal=P 在变压器初级测量(5a) PTotal=P/0.985 在变压器次级测量(5b)IT设备功率 PIT=P 在机架前端测量(4a) PIT=0.99 P 在UPS输出端测量(4b)电能利用效率 PUE=PTotal/PIT(1)第二、共用供电系统（解释）的数据中心的能效测量首先对系统实际使用的总输入功率进行计算。数据中心用电电功率P，它从变压器初级处输入的电功率为： P/0.9850.99= P/0.975。与其它系统有关的功率是P、P。P是变压器输出经总配电盘向数据中心其它系统

11、和设备供电的功率，应在总输入功率中减去，减去的量值为： P/0.9850.99= P/0.975。P是空调制冷系统可能用到建筑物集中供冷（例如冷冻水）耗能，这部分冷源的设备可能是由数据中心主电网之外的电源供给的，可按下面三种方法之一折算成P/0.975： 与共用冷源有关的各部分制冷功率； 与共用冷源有关的各部分制冷面积； 与共用冷源有关的各部分分摊的电费。项目测量值备注引用公式输入总功率PTotal=P+ P P/ 0.975在总配电前处测量(6)IT设备功率PIT=P在机架前端测量(4a)PIT=0.99 P在UPS输出端测量(4b)电能利用效率PUE=PTotal/PIT(1)第三、小型数

12、据中心能效测量小型数据中心通常具有明显的共用供电系统的数据中心的能效”的特点，但是该数据中心的总配电是由建筑物的总配电柜引来的，因此P(16)不在小型数据中心的配电中，该数据中心通常不用该大楼的冷冻水系统。项目测量值备注引用公式输入总功率PTotal=P/0.975在机房总配电输入端测量(7)IT设备功率PIT=P在机架前端测量(4a)PIT =0.99 P在UPS输出端测量(4b)电能利用效率PUE=PTotal/PIT(1)第四、数据中心局部能效测量在一个大型数据中心中，为了验证新节能技术和节能设备的运行效果，而需要对数据中心局部的PUE值进行测量评估，特别是集装箱或其它模块化单元构建的模块化数据中心，或者由多个建筑和机房构成的较大型数据中心的局部能效测量。这些系统的配电同样具有明显的“共用供电系统的数据中心”的特点。 第五、UPS设备实际运行效率 第六、供配电（UPS系统除外）的供电系统总损耗IT供电系统（除UPS系统外）其它设备包括：输入变压器、输入总配电、UPS输入输出配电、列头柜及机架配电、转换开关、所有的传输线缆、附加有源滤波器等。为IT设备供电的变配电系统总损耗用Pd表示P(5)/0.975 = Pd + PUPS + PIT代入式（8），得：第七、空调制冷系统能效状态测量空调制冷系统总能耗空调制冷系统工作效率空调制冷负载系数 CLF 谢 谢