數(shù)據(jù)中心由于其巨大的能耗越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，但就數(shù)據(jù)中心本身能耗到底有多少個(gè)問(wèn)題，學(xué)者們存在較大的分歧。如Jonathan[1]等人認(rèn)為2006年美國(guó)數(shù)據(jù)中心能耗占到了該國(guó)總能耗的1．2％，且其增長(zhǎng)速度大約為5年翻一番，然而文獻(xiàn)[2]卻質(zhì)疑Jonathan觚等人所采用的估算方法的準(zhǔn)確性，認(rèn)為其有高估的可能；William[3]等人估算的數(shù)據(jù)中心能耗密度范圍為1076～2150W／m2，而Mitchell—Jackso[4]等人實(shí)測(cè)的結(jié)果則為355W/m2。事實(shí)上，目前對(duì)于究竟數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題嚴(yán)重性的描述，國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有令人滿意的答案，特別值得一提的是我國(guó)到目前為止還沒(méi)有公開(kāi)的有關(guān)數(shù)據(jù)中心能耗的數(shù)據(jù)。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文作者在運(yùn)行管理人員的充分配合下對(duì)上海某數(shù)據(jù)中心的能耗情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，并在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)該數(shù)據(jù)中心的能效相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了討論。

1數(shù)據(jù)中心能效參數(shù)

在對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行能效討論之前，首先需要明確數(shù)據(jù)中心的能效參數(shù)。對(duì)于一般建筑來(lái)說(shuō)，常用的能效參數(shù)是EUI(Energyuseintensity)，也就是單位建筑面積的能耗，但這個(gè)參數(shù)具體應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心當(dāng)中卻存在一定問(wèn)題。

由于數(shù)據(jù)中心中的IT設(shè)備種類可能不單一，另外不同的數(shù)據(jù)中心設(shè)備放置的密度可能存在差異，而這些非能效因素都會(huì)導(dǎo)致不同數(shù)據(jù)中心單位面積的IT設(shè)備的散熱量存在較大差別。在此背景下，EUI(Energyuseintensity)這個(gè)參數(shù)失去了應(yīng)有的評(píng)判意義，因此需要一個(gè)新的指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心的能耗效率。

美國(guó)綠色網(wǎng)格提出了PUE（PowerUsageEffectiveness）參數(shù)作為數(shù)據(jù)中心能耗指標(biāo)，如式（1）所示：

其中，TotalFacilityPower作為數(shù)據(jù)中心的總能耗，W；ITEquipmentPower為IT設(shè)備能耗，W。

Belady[6]認(rèn)為很多數(shù)據(jù)中心能耗的PUE值可能會(huì)達(dá)到3.0或更高，而經(jīng)過(guò)良好的設(shè)計(jì)，PUE值有可能會(huì)降到1.6左右，而Patterson[7]則認(rèn)為PUE的下限值應(yīng)為2.0.勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室[8]對(duì)美國(guó)數(shù)據(jù)中心開(kāi)展的測(cè)量顯示PUE變化范圍為1.3到3.0.需要指出的是目前尚無(wú)研究給出標(biāo)定數(shù)據(jù)中心是否節(jié)能的PUE值。

該參數(shù)是數(shù)據(jù)中心業(yè)內(nèi)比較通行的能效評(píng)介參數(shù)，因此在本文中主要利用它來(lái)描述測(cè)試數(shù)據(jù)中心的能效性能。

2測(cè)試概述

2.1測(cè)試對(duì)象描述

測(cè)試數(shù)據(jù)中心主要為某期貨公司提供電子數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)．全年24小時(shí)不問(wèn)斷運(yùn)行。其面積為300m2(20x15m)(包括CRAC所在的空調(diào)機(jī)房面積)．平面布置圖及氣流組織如圖1和2所示。

圖1調(diào)研數(shù)據(jù)中心平面布置圖

從圖l和2我們可以看出該機(jī)房是一典型的冷熱通道、地板下送風(fēng)的數(shù)據(jù)中心，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較有代表性。

該機(jī)房的冷量由5臺(tái)精密空調(diào)機(jī)組提供(4用1備)，其性能參數(shù)如表l所示。

表l調(diào)研數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)相關(guān)參數(shù)

2.2測(cè)試過(guò)程

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研了解到該數(shù)據(jù)中心精密字調(diào)、照明及IT設(shè)各均有相對(duì)獨(dú)立的UPS系統(tǒng)。本次研究中選取連續(xù)的兩個(gè)典型工作日(2011年12月23及24日)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗情況進(jìn)行研究，分別于23日的上午9時(shí)與24日的上午9時(shí)記錄各UPS.

電表讀數(shù)，取每個(gè)UPS兩次讀數(shù)的差值為該數(shù)據(jù)中心典型工作日的相應(yīng)能耗。

3.測(cè)試結(jié)果與分析
　　
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)如表2所示
　　
表2數(shù)據(jù)中心能耗調(diào)研數(shù)據(jù)
　　
由表2我們可以計(jì)算出數(shù)據(jù)中心總能耗為4459kWh/天，結(jié)合機(jī)房面積可得該機(jī)房EUI為619.3w／m2。而其分項(xiàng)能耗則如圖3所示。
 

由圖3我們依據(jù)式（1）可以得到該數(shù)據(jù)中心的PUE為1.86（由于無(wú)法測(cè)量供電系統(tǒng)的能耗，因此這里得到的PUE是有可能偏大的）。由于業(yè)內(nèi)目前仍無(wú)關(guān)PUE的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)值．因此在討論P(yáng)UE值時(shí)只能與其他數(shù)據(jù)中心PUE來(lái)作相對(duì)比較研究。將測(cè)試數(shù)據(jù)中心PUE與美國(guó)勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室所作的數(shù)據(jù)中Benchmark調(diào)研測(cè)試中得到的數(shù)據(jù)中心PUE比較如圖4。從圖中我們可以看出測(cè)試數(shù)據(jù)中心的PUE值處于中等偏高的位置，因此其輔助系統(tǒng)(主要為空調(diào))有相當(dāng)?shù)墓?jié)能空間(最少為50％)。

其中美國(guó)測(cè)試數(shù)據(jù)中心PUE值來(lái)源為文獻(xiàn)[8]。
　　
另外根據(jù)表2可知精密空調(diào)機(jī)組額定功率為24.5kw．定義如下變量部分功率比PPR

 （2）其中，Power為精密空調(diào)實(shí)測(cè)功率，W；而PawerRated為額定功率，W。

PPR參數(shù)反映的是精密空調(diào)實(shí)時(shí)功率與額定功率之間的比值，是從供給側(cè)反映并機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)，然而供給側(cè)的狀態(tài)實(shí)際上也可側(cè)而反映出需求側(cè)的情況。固此考察機(jī)組的PPR實(shí)際可大致了解機(jī)組實(shí)際負(fù)荷的情況。　　

由PPR參數(shù)定義結(jié)合圖5可得并精密空調(diào)的PPR參數(shù)如圖5所示。

由5可知各精密空調(diào)機(jī)組的PPR參數(shù)差異較大，最低的機(jī)組2的PRR參數(shù)僅為0.4左右。由前面的分析我們可以知道該機(jī)組實(shí)際的負(fù)荷率可能會(huì)更低．也就說(shuō)該數(shù)據(jù)中心存在部分空調(diào)機(jī)組在非常低的負(fù)荷率下運(yùn)行。通過(guò)查閱該數(shù)據(jù)中心的空調(diào)設(shè)計(jì)說(shuō)明我們可以知道該中心設(shè)計(jì)的冷負(fù)荷為500W／m2，而實(shí)際配備的空調(diào)系統(tǒng)其容量為800W／m2，由此可得其安全系數(shù)為1.6，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所取的1.2?？紤]到該數(shù)據(jù)中心已配備了一臺(tái)備用機(jī)組，筆者認(rèn)為這樣安全系數(shù)選擇是沒(méi)有必要且有悖于節(jié)能原則的。　　
4結(jié)論
綜合以上的分析，對(duì)于數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研我們可以得到如下的結(jié)論：
　　
(1)所調(diào)研的數(shù)據(jù)中心其能耗密度EUI為619.3W／m2：
　　
(2)所調(diào)研的數(shù)據(jù)中心能效參數(shù)PUE為1.86，與國(guó)外數(shù)據(jù)中心能效參數(shù)相比有進(jìn)一步提升的實(shí)際空間(空調(diào)系統(tǒng)至少有一半的節(jié)能空間)。
　　
(3)所調(diào)研的數(shù)據(jù)中心部分空調(diào)機(jī)組在較低的負(fù)荷率下運(yùn)行，存在因效率低而導(dǎo)致的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。