1,、什么是PUE,？

從數(shù)據(jù)中心誕生的那天起，高耗能仿佛就成為數(shù)據(jù)中心的“原罪”,。因此談數(shù)據(jù)中心,，就不能不談PUE這個(gè)名詞。PUE的英文全稱是Power Usage Effectiveness,，又叫電源使用效率,。PUE是評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo),是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載使用的能源之比。

PUE = 數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗

PUE是一個(gè)比率,基準(zhǔn)是2,越接近1表明能效水平越好,。PUE的值越小,，就說明數(shù)據(jù)中心的電大部分都被服務(wù)器,、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備消耗掉,。

打個(gè)簡(jiǎn)單的比方,，2018年度有一個(gè)數(shù)據(jù)中心用了10000度電，那么數(shù)據(jù)中心2018年度總設(shè)備能耗就是10000度電,。經(jīng)過實(shí)際測(cè)算,，服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,、存儲(chǔ)設(shè)備這些真正提供數(shù)據(jù)服務(wù)的設(shè)備消耗了5000度電,，也就是說IT類設(shè)備的能耗是5000度電。而另外的5000度電被數(shù)據(jù)中心的空調(diào),、照明等其他配套的設(shè)施消耗掉了,。

那么這個(gè)數(shù)據(jù)中心的PUE就是=10000度/5000度=2

這個(gè)PUE為2是什么概念呢？我們從成本支出的角度來看這個(gè)PUE,，如果1度電1塊錢的話，2018年你為數(shù)據(jù)中心付出了10000元的電費(fèi),，而你的那些提供IT服務(wù)的設(shè)備花費(fèi)了你5000元的電費(fèi),，而另外的5000元用在了空調(diào)、照明那些七七八八的配套設(shè)備上,。

通常情況下,，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)中心開始穩(wěn)定運(yùn)行后，電力成本可以占整個(gè)數(shù)據(jù)中心日常運(yùn)維支出成本的50%-60%,。很多大型的數(shù)據(jù)中心一個(gè)月電費(fèi)少則幾十萬,，多的要幾百萬，電費(fèi)是日常運(yùn)維中一筆非常大的開支,。對(duì)于數(shù)據(jù)中心來說,，最理想的狀態(tài)就是只有IT設(shè)備消耗電能，空調(diào)照明這些配套設(shè)備盡可能少的消耗電能,。

假如一個(gè)PUE為2 的數(shù)據(jù)中心每月電費(fèi)是500萬,，如果把PUE從2降到1的理想狀態(tài)，也就是說整個(gè)數(shù)據(jù)中心就只有IT設(shè)備在耗電,，那么每月將可以節(jié)省下250萬的電費(fèi),，一年就是3000萬，這是一個(gè)非?？捎^的數(shù)據(jù),。因此從數(shù)據(jù)中心誕生之日起，追求PUE的下降就成為一個(gè)重要的課題,。而國(guó)內(nèi)外大型的互聯(lián)網(wǎng)公司,，更是不斷追求將PUE降至接近1,，也就是機(jī)房完全不用開空調(diào)，所有的電力全部供應(yīng)IT設(shè)備,。正因?yàn)檫@種追求的存在,，才會(huì)不斷出現(xiàn)海底數(shù)據(jù)中心、北極數(shù)據(jù)中心,。因?yàn)橐揽孔匀焕鋮s,，從目前來看是最經(jīng)濟(jì)的策略。

2,、PUE被劃入高耗能

十年前,，很多一線城市都熱衷數(shù)據(jù)中心的布局建設(shè)。而隨著近年來綠色能源,、節(jié)能減排理念的不斷深入人心,，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心不再成為地方政府的香餑餑。由于數(shù)據(jù)中心耗電巨大,，一線城市普遍將數(shù)據(jù)中心作為“高耗能產(chǎn)業(yè)”對(duì)待,。特別是隨著一線城市用地的緊張及數(shù)據(jù)中心耗電的飆升，近兩年來一線城市接連出臺(tái)文件和政策,，控制傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的落地,。

2019年國(guó)際環(huán)保組織綠色和平與華北電力大學(xué)聯(lián)合發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018年中國(guó)數(shù)據(jù)中心總用電量超過了上海市2018年全社會(huì)用電量,。在數(shù)據(jù)中心的能耗構(gòu)成中,，制冷設(shè)備占40%，因此降低制冷系統(tǒng)的能耗是目前數(shù)據(jù)中心節(jié)能,、提高能源效率的重點(diǎn)關(guān)注環(huán)節(jié),。

2018年9月，北京市政府公布《北京市新增產(chǎn)業(yè)的禁止和限制目錄》2018年版指出“全市層面禁止新建和擴(kuò)建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù),、信息處理和存儲(chǔ)支持服務(wù)中的數(shù)據(jù)中心（PUE值在1.4以下的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心除外）,；中心城區(qū)全面禁止新建和擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心?！?/p>

2018年11月,，上海市政府發(fā)布了信息基礎(chǔ)設(shè)施的三年行動(dòng)計(jì)劃通知，掀起一陣輿論漩渦,。事情的根源在于通知里面提到一點(diǎn)：存量改造數(shù)據(jù)中心PUE不高于1.4,，新建數(shù)據(jù)中心PUE限制在1.3以下。

2019年4月,，深圳市發(fā)改委發(fā)布了《深圳市發(fā)展和改革委員會(huì)關(guān)于數(shù)據(jù)中心節(jié)能審查有關(guān)事項(xiàng)的通知》,，通知中要求各數(shù)據(jù)中心建設(shè)單位：1、建立完善能源管理體系,。包括按季度上報(bào)能源利用狀況分析報(bào)告,，重點(diǎn)用能單位建設(shè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等,。2、實(shí)施減量替代,。促進(jìn)老舊數(shù)據(jù)中心綠色化改造,。新建數(shù)據(jù)中心要按照“以高（能效）代低、以大（規(guī)模）代小,、以新（技術(shù)）代舊”的方式,，嚴(yán)控?cái)?shù)據(jù)中心的能源消費(fèi)新增量。3,、強(qiáng)化技術(shù)引導(dǎo),。跟進(jìn)PUE的高低，新增能源消費(fèi)量給予不同程度的支持,。PUE1.4以上的數(shù)據(jù)中心不享有支持,，PUE低于1.25的數(shù)據(jù)中心可享受新增能源消費(fèi)量40%以上的支持。

像服務(wù)器,、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,、存儲(chǔ)設(shè)備等IT設(shè)備的功率在其出廠的那刻起就無法改變，那么要降低PUE,，就只有制冷系統(tǒng)這個(gè)耗電大戶入手了,，那么有什么辦法壓縮這個(gè)成本呢？

3,、提高制冷的效率

1）氣流組織調(diào)整

在早期,，由于數(shù)據(jù)中心都坐落在城市中心或者郊區(qū),，降低PUE更多的是從提高制冷系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率入手,。比如地板下送風(fēng)以及冷熱通道封閉將兩排機(jī)柜的通道上下左右封閉起來，所有設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口朝向封閉通道,?？照{(diào)的冷風(fēng)通過地板下送風(fēng)的方式送入封閉通道，進(jìn)而送入設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口,。設(shè)備的熱風(fēng)排出后,，通過氣流組織送回空調(diào)的回風(fēng)通道。

實(shí)際上,，近年來非常流行的微模塊機(jī)房設(shè)計(jì),，核心理念都是圍繞氣流組織的調(diào)整來進(jìn)行。通過整體設(shè)計(jì),，達(dá)到冷資源利用的最大化,。

2）建造水噴霧系統(tǒng)

一方面在機(jī)房?jī)?nèi)部不斷優(yōu)化氣流組織結(jié)構(gòu)，另一方面在機(jī)房外部對(duì)空調(diào)的外機(jī)進(jìn)行降溫,。該技術(shù)一般是在數(shù)據(jù)中心樓頂放置空調(diào)外機(jī)的位置附近,，搭建空調(diào)冷凝噴霧系統(tǒng),，將霧化水噴淋在空調(diào)的冷卻器翅片上,提高空調(diào)冷凝器散熱效率,從而縮短空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,實(shí)現(xiàn)空調(diào)節(jié)能。

近年來,，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,，水噴霧系統(tǒng)也在朝著智能化發(fā)展。比如通過輔助的自動(dòng)控制系統(tǒng),遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以及水回收系統(tǒng),，進(jìn)一步提高水噴霧系統(tǒng)的使用效率,，達(dá)到節(jié)能減排、降本增效的目的,。

3）選址科學(xué)化

就像之前提到的,，將數(shù)據(jù)中心建到冷的地方去！我們都知道像貴州的很多城市,，夏天實(shí)際上都不需要開空調(diào)的,。比如貴州的貴陽(yáng)，全年平均氣溫在10-15度左右,，號(hào)稱夏無酷暑,夏季平均溫度為23.2℃,最高溫度平均在25-28℃之間,在最熱的七月下旬,平均氣溫也僅為23.7℃,全年最高溫度高于30℃的日數(shù)很少,，被稱為避暑勝地。這也是為什么近五年來很多數(shù)據(jù)中心選擇建在貴陽(yáng)的原因,。

4）制冷技術(shù)改進(jìn)

從風(fēng)冷到水冷,。以騰訊數(shù)據(jù)中心發(fā)展的歷程為例，其第一代數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)在2007年深圳寶安,，它的特征為地板下送風(fēng)以及冷通道封閉,；第二代數(shù)據(jù)中心，出現(xiàn)在2010年天津,，在第一代基礎(chǔ)上,，采用了離心冷水機(jī)組、板換自然冷,、新風(fēng)自然冷以及水蓄冷的技術(shù),。就是通過水冷技術(shù)，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)省電能的目的,。

5）精細(xì)化控制

隨著技術(shù)的發(fā)展,，機(jī)房運(yùn)維開始慢慢的從整體到局部。從原來關(guān)注機(jī)房本體,，到深入到機(jī)柜本身,。一個(gè)機(jī)房?jī)?nèi)部，并不是所有機(jī)柜都是滿負(fù)荷安裝IT設(shè)備的,。有的機(jī)柜可能整體功耗超過5KW,，有的機(jī)柜可能功耗還不到1KW，這樣不同的機(jī)柜需要的冷量就是不同的。通過引入大量的局部監(jiān)測(cè)技術(shù),，建立機(jī)房冷熱場(chǎng)模型,，結(jié)合氣流組織調(diào)整技術(shù)，進(jìn)一步提升機(jī)房的制冷效率,。比如騰訊的第三代數(shù)據(jù)中心,，出現(xiàn)在2012年的寶安四期，這一時(shí)期采用了大量的CFD仿真,、水平行間送風(fēng)以及模塊化的設(shè)計(jì)理念,。

不過值得注意的是，目前精細(xì)化控制實(shí)際上應(yīng)用還不是很多,，主要問題就是其成本較高,，前期一次性投入較大，需要開發(fā)相應(yīng)的軟件及布放大量的微傳感器,，而后期的維護(hù)成本也是偏高,。即使像銀行等金融行業(yè)，也很難在該方面下決心建設(shè),。