數據和能源是當今對話的主要話題。每天創建約3.5萬億字節（350萬TB）的數據，約57%的公司將其機器和流程更改為更可持續的選擇，不難理解為什么這兩個詞在當前跨行業、利基市場甚至學術領域的許多對話中占據了寶貴的空間。它們的相關性并不是它們唯一的共同點：關于管理我們每天創建的越來越多的數據是如何消耗能源的，因此需要自己的可持續方法，還有很多需要了解。
PUE 代表電源使用效率，它是一種指標，有助于了解數據中心如何消耗能源，并有助于識別任何可以隨著時間的推移改善能源使用情況的機會。在本文中，我們將探討 PUE 背后的主要概念、其組成部分，以及它在數據管理領域的重要性。
PUE 簡介
PUE 是衡量專用數據中心能源效率的基本指標。該概念最早出現在 2007 年，當時綠色網格組織出版了《PUE：對指標的全面考察》一書，書中解釋了什么是能源使用效率以及如何計算它。
當時，Web 2.0 才剛剛起步，數據空間才剛剛開始變得像今天這樣復雜。隨著時間的推移，收集數據變得越來越容易，但也出現了一個新的挑戰：管理和存儲所有這些信息，同時又不因執行這些任務所需的大量能源而損害我們生活的世界。這就是 PUE 的作用所在。
PUE 的組成部分
能源使用效率是設施消耗的總能源量與 IT 設備專門使用的能源量之間的比率。然而，要了解它所表明的內容，我們需要看看它的組成部分。
IT 設備功率
PUE 的這一組成部分關注數據中心內核心 IT 設備所消耗的功率，包括服務器、交換機、存儲設備和網絡基礎設施。它包括數據處理、計算和傳輸所需的能量。
冷卻基礎設施功率
由于 IT 設備的運行強度，數據中心會產生大量熱量。為了保持最佳溫度并防止設備過熱，需要使用冷卻系統，例如計算機房空調 (CRAC) 裝置、冷卻器、風扇和泵。這些冷卻機制所消耗的功率在整體 PUE 評估中起著至關重要的作用。
照明和其他電源
雖然單個照明設備和其他電氣負載可能看起來微不足道，但它們的累計能耗會對整體PUE產生重大影響。該組件包括數據中心中的照明系統、安全設備和其他雜項電氣設備所使用的電源。
不間斷電源（UPS）損耗
UPS系統在公用事業中斷期間提供備用電源，以確保不間斷運行。然而，UPS單元本身在功率轉換和調節過程中引入了低效率，導致功率損失。這些損失發生在電池充電、放電和維護期間，并計入PUE計算。
配電損耗
PUE的最后一個組成部分是指配電基礎設施，包括變壓器、開關設備、配電單元（PDU）和電纜。這些組件中的每一個都會產生電阻和相關的低效率，導致從公用事業電源到IT設備的電力傳輸過程中的電力損失。在計算PUE時會考慮這些損失。
如何計算 PUE？
用于計算用電量的公式（PUE = 總設施能耗/IT 設備能耗）考慮了兩個因素：總設施能耗和 IT 設備能耗。
總設施能耗包括數據中心內所有耗電設備，如冷卻系統、照明和非 IT 設備。另一方面，IT 設備能耗是指服務器、存儲設備和網絡設備所消耗的電量。通過計算這些數字，我們可以衡量數據中心的效率，并確定可以減少能源浪費的領域。因此，降低 PUE 是節約能源和使數據中心更環保的途徑。
能源使用效率的好處
正如 H. James Harrington 明智地指出的那樣：“測量是控制并最終實現改進的第一步。如果你無法測量某樣東西，你就無法理解它。如果你無法理解它，你就無法控制它。如果你無法控制它，你就無法改進它。”能源使用效率為提高數據中心的可持續性奠定了堅實的基礎。但是，數據中心在計算并改善 PUE 時可以獲得哪些主要好處？
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•[] []節省成本：通[]過采用節能做[]法，公司可以[]有效降低能源[]消耗。這不僅[]可以降低運營[]費用，而且從[]長遠來看還可[]以節省大量成[]本。這些節省[]的資金可以分[]配給業務的其[]他關鍵領域，[]促進增長和創[]新。
•[] []環境可持續性[]：在數據中心[]采用效率措施[]與減少碳足跡[]密切相關。降[]低 PUE 可直接通過減[]少能源浪費來[]促進更可持續[]的環境。這符[]合企業可持續[]發展計劃，并[]表明了對負責[]任的商業行為[]的承諾。
•[] []增強可靠性：[]高效的數據中[]心優先優化冷[]卻系統和配電[]。這種細致的[]方法可確保關[]鍵基礎設施保[]持穩定和正常[]運行，從而最[]大限度地降低[]停機風險。通[]過保持高可靠[]性，組織可以[]避免中斷和相[]關損失，從而[]保護其運營和[]聲譽。
• 容量優化：改進的 PUE 不僅可以減少能源浪費，還可以使組織充分利用其現有基礎設施。通過最大限度地提高資源利用率，公司可以推遲昂貴的擴展或基礎設施升級的需求。容量管理的這種靈活性可轉化為顯著的成本效率和更好的資源分配。
電源使用效率問題
在考慮用于評估數據中心能源效率的 PUE 指標時，重要的是要意識到潛在的挑戰和缺點。雖然 PUE 可以提供有關能源利用率的寶貴見解，但它也存在一些應考慮的局限性。
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•[] []重點：PUE[] 僅測量設施總[]功率與 IT 設備功率之比[]，不包括冷卻[]和照明系統等[]其他耗能組件[]。這種狹隘的[]關注點可能會[]導致對能源效[]率的誤導性表[]述，因為它無[]法捕捉數據中[]心內能源消耗[]的完整情況。[]
•[] []不準確：在計[]算 PUE 時，通常會估[]算各種數據中[]心組件的能耗[]值，這可能會[]導致不準確。[]
•[] []復雜性：獲得[]精確的測量值[]需要強大的監[]控系統和專門[]的工具，而實[]施和維護這些[]系統的成本可[]能很高。隨著[]時間的推移，[]獲取準確的 PUE 值需要持續監[]控和細致的數[]據收集，這進[]一步增加了測[]量過程的復雜[]性。
• 成本：即使可持續解決方案從長遠來看是一項明智的投資，但邁出實施節能技術的第一步也需要大量投資。
理想的 PUE 值是多少？
理想的 PUE 比率為 1.0，因為它表示消耗的每單位電力僅由 IT 設備使用。但實際上，由于設備效率不理想、冷卻系統效率低下以及非 IT 設備的功率損耗等因素，大多數數據中心的 PUE 值都在 1.2 到 1.4 之間。
雖然現代數據中心利用最新技術和最佳實踐來實現較低的 PUE 值，但基礎設施較舊的設施在實現這一目標時可能會面臨一些困難。
如何降低數據中心的 PUE
隨著人們越來越意識到能源效率和可持續性在業務運營中的重要性，世界各地的中型和大型公司都在積極努力降低數據中心的電力使用效率。例如，微軟“作為電力消耗大戶，已經越來越意識到自身對能源網絡的影響”，高級項目經理 Christoph Mazur 博士解釋說，這促使微軟致力于在其數據中心中采用創新的冷卻系統。
降低 PUE 的 5 種創新策略
如果您的組織希望降低 PUE，以下是五個最佳實踐：
1.實施高效的冷卻技術
一個有效的步驟是利用先進的冷卻技術，如冷熱通道封閉、精密空調和氣流管理。LinkedIn 位于俄勒岡州 Hilltop 的數據中心是如何實施水側節能系統以達到低 PUE（1.06）的一個很好的例子。這項先進的技術與外部空氣傳感器相互作用，使數據中心能夠利用該地區自然涼爽的氣候實現高效且經濟的冷卻。
2.優化 IT 設備
用節能型號升級過時且低效的服務器、存儲設備和網絡設備至關重要。服務器虛擬化和整合等技術可以減少物理設備的數量，從而顯著節省能源。例如，微軟在實施服務器虛擬化和提高服務器利用率時，能源效率得到了顯著提高。
3.改善配電和能耗
優化配電基礎設施并實施高效的能源管理技術（如負載平衡和虛擬化）可以提高整體效率。這些措施可以提高能源效率、節省成本并減少對環境的影響。
4.戰略性地調整溫度
一些數據中心的運行溫度低于建議的指導值，但可以逐步將溫度提高到行業標準（如 ASHRAE）定義的安全范圍內。
操作員可以調整其冷卻系統（如 CRAC 或精密空調 (PAC) 裝置）的溫度設置，以略微提高溫度設定值。
5.將數據中心設在北極或海底
將數據中心設在北極或水下可以顯著降低電力使用效率。北極的自然寒冷氣候提供了天然優勢，可以實現自由冷卻，從而減少對能源密集型冷卻系統的依賴。遵循同樣的動態，水下數據中心利用周圍的水來高效散熱，從而提高能源效率并降低 PUE。這些創新的地點利用自然的力量，使數據中心的運營更加可持續和環保。
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作者：Antonella Gina Fleitas
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