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數據中心能源利用測量和評估
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關鍵詞:數據中心能源測量
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1 范圍
本標準規定了數據中心能源利用的術語和定義、測量范圍和內容、測量方法、測量指標的計算和測量評估報告。
本標準適用于既有和新建數據中心能源利用的測量和評估。
2 規范性引用文件
下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB 50174 電子信息系統機房設計規范
GB 50462 電子信息系統機房施工及驗收規范
DB37/T 2480—2014 數據中心能源管理效果評價導則
3 術語和定義
下列術語和定義適用于本文件。
3.1 
數據中心
擁有可靠的運行環境、完善的軟硬件設備,可以實現數據處理、存儲、傳輸、交換、管理等功能的專業組織。
3.2 
IT設備
部署在數據中心內用于數據處理、存儲、傳輸、交換的計算設備、存儲設備、網絡設備等設備。
4 測量范圍和內容
4.1 測量范圍
4.1.1 數據中心的能耗由以下部分組成:
a) IT設備能耗;
b) 制冷系統能耗;
c) 供配電系統能耗;
d) 其他基礎設施能耗,包括傳輸線路、照明、環境動力監控等。
4.1.2 數據中心能源利用具體測量范圍如圖1所示,其能耗不包括辦公區域、公用區域及數據中心以外的照明、制冷系統等的能耗。
 
圖1 數據中心能源利用測量范圍
4.2 測量內容
4.2.1 數據中心電能利用效率PUE
PUE的計算公式為:
   (1)
式中:
PUE  ——數據中心電能利用效率,單位為百分比(%);
PTotal  ——數據中心總能耗,單位為千瓦時(kWh);
PIT     ——數據中心IT設備能耗,單位為千瓦時(kWh)。
4.2.2 空調制冷負載系數CLF
CLF的計算公式為:
   (2)
式中:
CLF  ——數據中心空調制冷負載系數,單位為百分比(%);
PCooling ——數據中心制冷系統能耗,單位為千瓦時(kWh);
PIT       ——數據中心IT設備能耗,單位為千瓦時(kWh)。
4.2.3 供配電負載系數PLF
PLF的計算公式為:
   (3)
式中:
PLF ——數據中心供配電負載系數,單位為百分比(%);
PPower ——數據中心供配電系統能耗,單位為千瓦時(kWh);
PIT    ——數據中心IT設備能耗,單位為千瓦時(kWh)。
5 測量方法
5.1 測量點
5.1.1 PUE測量點
5.1.1.1 測量點的選取
為計算PUE的數值,需要在圖2所示的數據中心示意圖中,測量數據中心總能耗及IT設備能耗。圖中各部分應按照GB 50174和GB 50462設計、施工并驗收通過。
 
圖2 數據中心示意圖
5.1.1.2 數據中心總能耗
在正常情況下,數據中心的電能由市電提供,數據中心總能耗的測量點應取圖2中的M1點。當市電故障情況下,備用發電系統產生的電能作為數據中心總能耗的測量點,即圖2中的M2點。如果是多用途機房樓,數據中心總能耗需減去圖2中M4點測量的辦公等設備能耗。
5.1.1.3 IT設備能耗
IT設備能耗可在各IT設備輸入電源處測量能耗量并進行加總,也可在UPS輸出或者列頭柜配電輸入處進行測量,測量點即圖2中的M3點。
5.1.2 CLF/PLF測量點
5.1.2.1 測量點的選取
為計算CLF和PLF的數值,需要在PUE測量點的基礎上,在圖2所示的數據中心示意圖中,增加制冷系統能耗及照明等其他基礎設施能耗的測量點。
5.1.2.2 制冷系統能耗
數據中心制冷系統能耗宜在制冷系統輸入電源處進行測量,測量點即圖2中的M5點。
5.1.2.3 照明等其他基礎設施能耗
數據中心照明等其他基礎設施能耗宜在照明等其他基礎設施輸入電源處進行測量,測量點即圖2中的M6點。
5.2 測量時間與頻率
5.2.1 能源利用指標的數值受各種因素的影響,會隨季節、節假日和每天忙閑時段的改變發生變化。為全面準確了解數據中心的能源利用情況,宜對數據中心能耗進行持續、長期的測量和記錄。
5.2.2 測量時間與頻率應在測量報告中明確說明,宜滿足以下要求:
a) 每年測量4次,可按照春季(3月~5月)、夏季(6月~8月)、秋季(9月~11月)、冬季(12月~2月)劃分,每個季度選取一個月作為一個時段進行測量;
b) 每月不少于3天,可在5日、15日、25日進行測量;
c) 每天測量不少于2次,可在業務忙時和閑時分別進行;
d) 每次測量不小于1個小時;
e) 每次測量時,應注意各測量點和測量環節的同時性。
5.3 測量設備與系統
5.3.1 數據中心各部分能耗應在規定的對應測量點進行測量,宜采用固定測量設備或利用供電設備、空調或IT設備內置的測量功能。若數據中心未安裝固定測量設備,或供電設備、空調、IT設備不具備內置的測量功能,可采用鉗形功率計等設備測量數據中心內供電設備、空調、IT設備等的用電量。
5.3.2 測量設備的精度要求誤差不超過±3%,解析度不低于0.1千瓦時(kWh)。
5.3.3 數據中心宜部署能效管理系統,實現對能耗數據的統計、分析和能源利用指標的自動計算。
注:當某些能耗無法直接測量得到或測量數值不精確時,可通過一定的方法進行間接測量和推算,具體內容參見附錄A。
6 測量指標的計算
6.1 PUE數值的計算
確定PUE測量點之后,根據公式(1),PUE的數值計算為:
   (4)
式中:
PM1,PM2,PM3,PM4 ——圖2中M1點、M2點、M3點、M4點的能耗,單位為千瓦時(kWh)。
注:各部分若有多路組成, PMn(n=1,2,……)則代表Mn點處各路能耗的加總。
6.2 CLF/PLF數值的計算
確定CLF/PLF的測量點之后,根據公式(2)和公式(3),CLF/PLF的數值計算分別為:
   (5)
   (6)
式中:
PM1,PM2,PM3,PM4,PM5,PM6 ——圖2中M1點、M2點、M3點、M4、M5點、M6點的能耗,單位為千瓦時(kWh)。
注:各部分若有多路組成,PMn(n=1,2,……)則代表Mn點處各路能耗的加總。
7 測量評估報告
7.1 數據中心能源利用的評估宜在測量具體指標的基礎上,增加相關定性評估內容。測量評估報告格式參見附錄B。
7.2 數據中心能源利用相關管理評價應符合DB37/T 2480—2014的規定。
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