数据中心的 PUE 值：意义与优化

A 低 PUE 值 对于数据中心的节能运行至关重要。它可以降低运营成本和二氧化碳排放量，提高性能，也是可持续基础设施的一项指标。

中心点

• PUE 值 衡量数据中心的能源效率
• 接近 1,0 意味着高效率
• 优化 由于冷却、IT 和配电的原因，有可能
• 节约成本 生态优势是主要优势
• 测量 持续改进所需的监测

PUE 值：定义和含义

该 PUE 值 (电力使用效率）是衡量数据中心能源使用效率的指标。计算公式为：总能耗除以 IT 设备单独的能耗。如果 PUE 值为 1.0，则表示所有能源都完全用于服务器、存储和网络硬件，没有任何损耗。由于空调、应急电源和照明等系统需要额外的能源，因此比这一数值高得多的数值是切合实际的。PUE 值越接近 1.0，说明数据中心的运行效率越高。

典型值及其含义

在实际运行中，现代数据中心的 PUE 值介于 1.2 和 1.6 之间。 根据行业测量，目前全球平均值约为 1.58。采用创新气候控制或液体冷却技术的机构通常会将数值降至 1.25 或更低。相比之下 将德国作为数据中心所在地 从国际比较来看，结果好坏参半。

测量和监测 PUE

要正确确定 PUE 值，我需要记录两个数据点：首先是数据中心的总耗电量，其次是服务器、网络设备和存储设备等纯 IT 硬件的耗电量。两者之间的差值显示了用于冷却、照明或损耗的能源有多少。理想情况下，可在多个点进行连续测量，例如主馈电点和 IT 功率分配器。定期监测可以发现低效系统，并采取有针对性的对策。

影响价值的因素有哪些？

该 地点建筑技术和所使用的冷却系统有直接影响。用户在服务器使用和虚拟化方面的行为也会提高或降低 PUE 值。冷却系统尤为重要：如 免费冷却 或间接蒸发冷却可大幅降低空调成本。智能化的空气流通方式（如冷热通道分离）也能显著降低能源需求。

优化 PUE 值的措施

如果您想优化数据中心的能效，可以采取以下几种方法。以下是一些久经考验的技术：

• 利用 自由冷却 (例如通过外部空气）
• 使用节能型 IT 硬件和固态硬盘存储设备
• 服务器整合和虚拟化，提高硬件利用效率
• 优化气流，例如通过冷通道封闭措施
• 隔绝热源，改善房间规划

优化 PUE：示范数据中心

一个成功的可持续托管案例是 二氧化碳排放量为零的数据中心 与利用自然热量的藻类养殖场一起开辟了新天地。这些概念表明，效率不仅是一个技术问题，往往也是一个创意问题。即使是通过 LED 照明、电池存储或直流电架构实现的微小改进，也能在 PUE 值方面取得显著进步。

比较：PUE 值一览

下表概述了不同类型数据中心的典型 PUE 值及其意义。

为什么优化 PUE 会带来回报

PUE 值每提高一点，运营成本就会降低一点。在大公司，能源成本占数据中心支出的三分之一。从 1.6 降到 1.3 每年可节省五位数欧元。此外，较低的数值还意味着运营商越来越能满足气候保护方面的法规要求。在客户眼中，良好的 PUE 值也是负责任托管的加分项。

其他方面：地点和电源

地理位置的优劣也会影响 PUE 战略。气候寒冷的地区可以更好地实现免费制冷，而在气候温暖的地区则需要在制冷技术上投入更多。能源组合也有影响。使用绿色电力或水力发电的运营商不会直接降低 PUE 值，但却有助于保护气候。因此，整体可持续发展不仅包括技术，还包括能源来源--如在 "可持续发展 "的概念中。 绿色托管.

扩展参数和新趋势

在数字化和数据量不断增加的过程中，用于评估数据中心效率的其他指标也开始受到关注。尽管 PUE 值依然重要，但还有其他关键性能指标 (KPI) 可以帮助我们全面了解情况。

WUE（用水效率）： 这一关键数据的重点是冷却用水量，这可能是一个决定性因素，尤其是在干旱或缺水地区。从长远来看，过多的水消耗会增加运行成本，并使生态平衡恶化。

CUE（碳使用效率）： CUE 值包括效率评估中的二氧化碳排放量。这一点在使用不同能源时尤为重要。例如，如果运营商使用燃煤发电厂的电力，其 CUE 值就会低于使用风能或太阳能等可再生能源的 CUE 值。

DCiE（数据中心基础设施效率）： DCiE 是 IT 功率与总能源的比率。PUE 值会随着流入基础设施的能源越多而增加，而 DCiE 值则会随着基础设施损耗的增加而减少。DCiE 的使用频率较低，但提供了一种互补的视角，基本上基于相同的数据。

这些改进措施为数据中心运营商提供了更多的参考点，使他们能够更有针对性地采取与可持续解决方案相一致的措施，并提高运营流程的效率。

优化 PUE 的挑战

尽管有这些优势，但 PUE 优化也带来了挑战。建筑结构往往已存在多年，不容易根据现代冷却理念进行设计。在这种情况下，建议采用分步翻新的方法，首先在有望产生最大效果的领域进行投资，例如冷却系统和气流优化。

融资可能是另一个障碍：并非每个组织都有预算及时采购新硬件或最先进的制冷技术。这里值得进行长期的成本效益分析。因为即使初期支出较高，也可以通过降低能源成本在几年内收回。

信息技术部门的参与也至关重要。如果没有那些最终决定服务器使用、虚拟化和地点选择的团队的参与，优化建议就无法在日常技术操作中得到全面实施。将运营管理、IT 管理和楼宇技术同等对待的整体项目管理会增加成功的机会。

新的冷却技术和空气路径概念

最近，冷却技术如 浸入式冷却 浸入式冷却或绝热循环风冷正变得越来越重要。采用浸入式冷却时，服务器会浸入一种特殊的冷却介质中，这种介质能特别有效地散热。这种方法可以大大降低冷却所需的能量，但需要一个深思熟虑的概念，通常还需要适合相应功率密度的特殊设备。

改进空气路径也越来越受到关注。冷暖通道的统一使用可以避免空气混杂，更有针对性地利用必要的冷却能力。一些数据中心在服务器之间集成了热交换系统，以节省更多能源。当室外温度较高时，传统的空调系统往往无可替代，但智能控制--例如传感器和自动挡风板--即使在这种条件下也能提高效率。

IT 负载和虚拟化的作用

除了实体建筑和系统技术，IT 基础设施本身也发挥着重要作用。其中之一是 高效利用产能 利用虚拟化技术对服务器进行优化，可确保减少实际所需的硬件数量。这既降低了 IT 系统的绝对功耗，也减少了对冷却能力的需求。实际上，许多公司只利用了物理服务器资源的一小部分。在虚拟化解决方案的帮助下，这些资源可以得到更好的利用，从而间接地对 PUE 值产生积极影响。

此外，经过深思熟虑的 负载平衡 将任务分配到不同的节点，以平缓峰值负载，尽量减少过热问题。如果全天的负载分布更均匀，冷却装置的运行就会更均匀、更高效，从而有利于获得更有利的 PUE 值。

弹性和冗余与效率

数据中心不仅是处理数据的地方，也是存储数据的地方--通常是业务关键型数据中心。因此，电力和冷却供应的冗余是许多概念的核心组成部分。然而，额外的冗余供电系统（UPS 电池、柴油发电机）或冷却系统（备用冷却器、二次供电）会增加能源需求。这就造成了以下两个方面的矛盾 复原力 和 效率:

• 高可用性概念（如第四级）需要多个独立路径，每个路径都要提供足够的容量。
• 即使是未使用的备用系统，在待机模式下也会耗电。
• 冗余冷却回路或泵系统会增加维护和运行成本。

尽管有这些额外的成本，冗余往往是不可或缺的。不过，良好的规划可通过适当的架构和控制来减少必要并行结构的效率损失。这样，即使在高可用性环境中，也能实现可接受的 PUE 值。

持续改进和审计

除了日常的测量和监控外，许多公司还值得定期从外部进行审视。 审计由独立的工程公司或能源咨询公司等进行的审计，往往能发现内部团队在日常工作中忽视的优化潜力。通过固定的两年或三年审核间隔，可以建立起持续改进的文化。ISO 50001（能源管理）或 ISO 14001（环境管理）等认证也能在这方面发挥作用，因为它们支持系统程序。

定期对员工进行培训也很重要，这样他们才能充分利用新的冷却技术、测量方法和监控工具。这就形成了一个评估、措施制定和进度监控的循环，从而逐步降低 PUE 值。

未来的技术前景

未来的计算眼镜和智能家居、自动驾驶汽车和物联网正在产生新的数据洪流，需要高性能的数据中心。然而，随着对计算能力和存储空间需求的增加，如何使数据中心可持续运行也成为一项挑战。一些趋势正在形成：

• 量子计算机 它们仍是研究的主题，但其潜在的高冷却要求可能会迫使某些领域制定新的标准。
• 模块化数据中心： 我们使用的是紧凑型模块，而不是建造大型的整体系统，这些模块可以根据需要扩大规模并提高冷却效率。
• 机器学习和人工智能： 它们不仅能优化外部应用，还能自主调整对建筑技术的控制，如调节冷却和气流。

这样就有可能在没有人工干预的情况下，及早识别并纠正效率低下的状况。传播 边缘计算 这意味着负载更加分散，主数据中心的压力得到部分缓解。不过，这是否真的能降低总体能耗取决于多种因素，尤其是网络基础设施。

总结概述

PUE 值可直接评估数据中心的效率，对成本结构产生影响，并日益成为投资者、客户和立法者关注的焦点。我可以通过冷却技术、IT 优化和巧妙的架构解决方案等有针对性的措施，对数值产生重大影响。定期监测和愿意投资于长期节约仍然非常重要。如果您关注 PUE 值，就能确保数据中心的性能，同时减少对环境的长期影响。