《數據中心效率（PUE）計算器》可以幫助數據中心從業人員評估新建或者現有的數據中心年度效率，可視化數據中心效率曲線以及檢討關鍵設計決策對效率的影響。該工具旨在說明各種設計決策和運行條件對典型數據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配置的詳細信息，該工具會基于一個經過測試和驗證的三變量模型給出相應的計算結果。

一、數據中心效率的定義

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

二、計算器輸入參數

通過權衡工具網址：http://tools.apc.com ，我們可以很容易找到《數據中心效率（PUE）計算器》，下圖所示為該計算器的界面。該計算器的輸入部分包括數據中心架構和設計細節兩大部分。下面將為大家詳細介紹每個選項對數據中心投資成本的影響。值得注意的是該計算器是根據數據中心的典型值建模的。實際數據中心可能會因實際使用的供配電及制冷設備的效率和容量不同而與此模型相差較大。本計算器的基本價值在于評估不同的設計或條件變化時所產生的相對影響。為得到某個數據中心的實際效率值，需要基于實際安裝的系統進行數據中心效率的測量。

1. 數據中心架構

• 數據中心IT容量 - 數據中心IT容量是指數據中心供配電和制冷系統所支持的IT負載的最大功率，以kW表示。該參數對數據中心效率是沒有影響的，因為數據中心各子系統的效率都是經過數學化處理的，與數據中心容量之間沒有直接的關系。該參數只用于計算數據中心年度用電量。

• 每度電費 - 電價因數據中心所在的地理位置而異。此價格還代表著一個平均價格，它將當地市電機構提供的用電高峰時段電價和非高峰時段電價也考慮在內。用于計算數據中心年度用電成本。用戶可根據當地的電價手動輸入數值。

• UPS系統 - UPS系統效率取決于若干因素，包括負載百分比、使用年限以及設計要求。傳統UPS在滿載時效率約為 89%。典型UPS在滿載時效率約為92%。高效率UPS在滿載時效率約為96%。共有四個選項，可以檢討不同UPS系統對PUE的影響。

• 供配電系統冗余等級 - 分為單母線和雙母線兩種冗余等級。單母線供電冗余系統是指位于電力設施與關鍵負載之間由一套非冗余組件組成。雙母線供電冗余系統是指位于電力設施與關鍵負載之間由兩套冗余組件組成（即開關設備、UPS、PDU、配電）。

• 制冷系統類型 - 冷凍水型制冷系統是采用位于數據中心IT空間外的冷水機組產生的經盤管流入機房空調的冷凍水來達到制冷的目地。直接膨脹(DX)式乙二醇冷卻型空調制冷系統是用泵將乙二醇和水混合物由數據中心內的獨立空調機組移動至室外的散熱盤管來達到制冷的目的。風冷型制冷無需使用冷凍水或冷卻水，直接采用制冷劑將熱量帶出數據中心。

• 冷水機組類型 - 冷凍水型制冷系統通過3種主要方法將熱量排到室外。冷卻塔使用獨立的水循環系統將熱量帶出；干式冷卻器是采用風機將室外空氣吹過充有熱的乙二醇混合物的盤管將熱量帶出；風冷機組使用與乙二醇制冷類似的風機和盤管，只是盤管中流動的是熱的制冷劑。

• 氣流分配方式 - 周邊式制冷系統通常利用加壓的高架地板輸送空氣，使之穿過打孔地板到達服務器進風口。 在緊靠熱源的制冷架構中，制冷設備實際安裝在盡可能靠近服務器的位置，將冷空氣直接輸送至 IT 機架的前部，這樣可大大減少空氣混合情況的發生。InRow 制冷就是這種緊靠熱源的制冷方法的一個例子。 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，因為這種方式可防止冷熱氣流混合在一起。

• CRAC/CRAH冗余等級 - 機房空氣調節設備CRAC/機房空氣處理設備CRAH冗余等級反映了采用空調的臺數。滿容量機組臺數N指滿足正常制冷所需的臺數，沒有冗余；N+1是指滿容量+1臺機組；2N指滿容量機組臺數的兩倍；2(N+1)包括滿容量N+1臺機組，然后整體再增加一套機組。

• 排熱設備冗余等級 - 排熱設備冗余是指滿容量或者有冗余的排熱設備機組臺數，用于檢討不同冗余等級對PUE的影響。

• 水側節能冷卻模式運行時間 - 水側節能冷卻模式可在一定環境條件下，無需讓冷水機組運轉，從而提高了制冷系統的效率。 該比例即表示了水側節能冷卻模式在一年的累計運行時間。注：此計算器不支持風側節能冷卻模式。

 2.  設計細節

用戶可根據各設計對PUE的影響來權衡是否采用該設計。其中各選項的含義分別為：

• 備用發電機 - 柴油發電機需要耗用一定的電能為起動和加熱發動機缸體所需的電池充電。

• UPS處于節能（ECO）模式 - UPS以節能模式運行時，負載直接由市電供電。如果市電發生中斷，UPS會切換到電池模式，負載的供電會經歷一個短暫的中斷。以節能模式運行可提高效率，但同時會稍微減弱對負載的保護。

• 不帶變壓器的PDU - 此選項最初為北美供配電系統而設置。在北美，典型的IT負載供電為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中的變壓器進而提高效率。在中國，PDU前端一般是不需要變壓器進行降壓的，因此該選項為缺省選擇。如果出于隔離的目的，在機房環境中PDU前端加入隔離變壓器，請取消該項的選擇。

• 高能效照明設備 - 傳統照明缺乏高能效照明所具有的高能效鎮流器等技術。

• UPS供電的CRAC/CRAH - 在極為重要的環境中，有時會將整個空調設備連接至UPS 上。這種做法需要增加UPS容量，導致UPS上IT負載率降低，進而影響效率。

• 協同工作的CRAC/CRAH - 協同工作機房空調設備會彼此通信協調，比如：可以避免出現一個在加濕而另一個卻在除濕的狀況。

• 變頻驅動冷卻水泵/冷凍水泵 - 借助變頻驅動，冷卻水泵和冷凍水泵在各種不同的負載條件下均可高效運轉。

• 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風扇將等量空氣配送到IT設備需要消耗更多電能。本工具中基準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障礙物；而較高的高架地板高度為900mm。

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

• 優化的機架布置 - 按照冷/熱通道布局擺設機架可將熱氣流與冷氣流隔離，有助于防止冷熱空氣發生混合。冷熱氣流混合會降低制冷系統的效率。

• 優化的地板架設 - 在高架地板環境中，將打孔地板鋪在理想位置可提高制冷系統的效率。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生混合）。

• 盲板 - 盲板通過防止熱空氣與來自空調裝置的冷空氣混合，達到提高制冷系統效率的目的。

三、計算器輸出結果

結果部分包括投資成本匯總、按類型劃分的成本和按系統劃分的成本三大部分。下面將為大家詳細介紹每個選項的意義。

1. PUE曲線 

該曲線可根據不同IT負載率給出在該負載率下的數據中心PUE值和年用電力成本。從曲線的走勢來看，IT負載率對PUE有巨大影響。

2. 電能分配

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

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