數(shù)據(jù)中心的PUE值和功率因數(shù)要怎么理解
2017-5-25 9:42:02??????點擊：
PUE是指能源使用效率，在建設數(shù)據(jù)中心時候，PUE值多少一個很重要的參考數(shù)據(jù)，因此很多企業(yè)希望改進其PUE值，并計劃對此投資改進。然而這些耳熟能詳?shù)膮?shù)已經(jīng)在我們心底扎根，但是我們還要考慮數(shù)據(jù)中心的另外一個重要數(shù)據(jù)-功率因數(shù)。行業(yè)里也有人形容功率因數(shù)就像一只怪獸一樣藏匿在數(shù)據(jù)中心的機柜里，雖然比喻不太恰當?shù)呛苄蜗?，那么我們就去了解一下這只怪獸吧。
功率因數(shù)的概念
功率因數(shù)是在任何給定的時刻，有功功率（或千瓦，兆瓦等）除以視在功率（或千伏安，兆伏安等）的比值，英文名稱是Power Factor，有的書里也稱為PF值。
數(shù)據(jù)中心工程計算的時候，有功電量W有的數(shù)據(jù)，可以是一個月的電量，也可以是一周、或一天、或一小段時間的電量，只要能得出一個可以比較準確的數(shù)據(jù)就可以了。時間間隔越長，數(shù)據(jù)就越可信。即：
W有＝上次的電表讀數(shù)－此刻的電表讀數(shù)
同樣，無功電量F也是這樣，只是讀取的是無功電量數(shù)據(jù)。
如何找到“功率因數(shù)”這只怪獸呢？
這個怪物呈如今有交流電源（AC）供電體系而不是直流電源（DC）體系，而且其負載不是單純的電阻。假如負載為100％的電阻，則上述公式是準確的，其間1W=1VA，盡管負載由溝通電饋送電源。
在核算溝通電源環(huán)境中的電流和電壓時，大家運用所謂的有用值RMS（也稱之均方根值）來衡量。簡而言之，RMS表明等效于在直流電源發(fā)生的功率，相當于在相同的電阻負載上在正弦波形溝通電的一個周期內(nèi)內(nèi)供給完全相同的能量。
因而，這意味著當大家議論230V溝通電源時，其峰值電壓不是230V，而是高達325V的電壓，其電壓有用值為230V，這與上述的原理相同。
當負載并不是100％的電阻時，這個怪物將會從機柜中擺脫出來，開端吼怒。數(shù)據(jù)中心的首要負載是開關電源。他們大多數(shù)選用AC/DC電源變換器和電容器。因而，它是一種容性負載。而大多數(shù)空調(diào)，冷水機組和別的基礎設備元件都是理性負載。這是由于它們選用了很多的電感線圈。
電容負載發(fā)生負的功率因數(shù)，理性負載發(fā)生正的功率因數(shù)。這與電源的好壞無關。在榜首種情況下，電流是領先于電壓對電容器充電。在第二種情況下，由于線圈的主動感應景象，電流老是滯后電壓。
因而，假如將大容量電容器連接到溝通電源，則在充電和放電時會有電流。因而，電壓乘以電流將高于零。風趣的是，其功率耗費平均為零，也即是不做功，這是由于電容器將其存儲的能量就像理性線圈相同能夠將電能返回到電網(wǎng)（在該過程中運用的僅有有用能量將是線圈上的電阻分量上的功率損耗）。
怎么測試PUE
以下有兩種辦法來丈量PUE：
1.以有功功率單位瓦特來丈量IT負載時，PUE值等于數(shù)據(jù)中心設備總功率除以IT負載總功率。
2.以有功功率單位瓦特丈量非IT負載時，PUE值等于將數(shù)據(jù)中心負載總功率減去IT負載功率所得的成果除以IT負載總功率。
挑選更多的辦法取決于更便利的丈量辦法。例如，假如有牢靠的丈量IT負載（瓦）的辦法能夠運用榜首種辦法。假如沒有便利的辦法來丈量IT負載（以瓦特為單位），則能夠丈量非IT負載，運用第二種辦法。
關鍵是運用準確的計量單位（選用有功功率的單位瓦特，而不是視在功率的單位伏安），并防止公式中的任何過錯（例如忘掉增加一個或多個機架或基礎設備組件的功率丈量或屢次增加）。
風趣的是，在核算PUE時，簡直每個人都運用榜首種辦法。他們大多數(shù)都是這么做的，由于已經(jīng)有很多丈量工具了。例如，每個IT負載機架都具有用于計費和/或監(jiān)督意圖的計量PDU（配電單元），而不是風扇，空調(diào)和別的基礎設備設備。他們做的是增加一切這些設備，以取得全部IT負載值。然后，他們將全部數(shù)據(jù)中心設備的負載量除以核算的IT總負載。
但是，這是怪物開端取笑這些人。其原因是：他們運用過錯的計量單位。大多數(shù)機架PDU的丈量電流值有差錯，大家知道，安培乘以伏特不會得出有功功率單位瓦特，而是視在功率伏安，而且數(shù)值更高。此外，大多數(shù)機架PDU的精度為1A或10％（以較大者為準），因而能夠想像運用此辦法核算的數(shù)據(jù)并不準確！
能夠寬恕大多數(shù)人這么做，由于他們不知道有功率因數(shù)這個“怪物”，但不能寬恕任何知曉功率因數(shù)的人卻在躲藏實在的數(shù)值。這很不公正。由于現(xiàn)代電源的功率因數(shù)到達了0.85-0.95，假如僅用丈量電流（A）并乘以總電壓，則能夠到達實踐值的1.18倍。
一個更簡單的例子是選用溝通230V電源的數(shù)據(jù)中心，其運用1MW的總負載，而IT負載為700kW，而空調(diào)，風扇和別的設備運用的則為300kW。在這種情況下，所得的PUE為1.43。如今幻想假如運用榜首種辦法來核算PUE。假如從一切機架中取得一切電流，而且其負載功率因數(shù)為0.85，那么將取得3580A的電流。
記住在這一刻，大家也許不知道（或者還沒有意識到）功率因數(shù)。假定假如電流乘以230V，將取得IT負載（實踐以為這是兩個等于3）。所以核算3580x230=823.4kW，假如這么核算PUE，咱們將得到1MW/823.4kW=1.22。
這個“怪物”即是功率因數(shù)。假如你以為是這個的話，你的“PUE”將是1.22而不是真實的1.43。其成果很不相同，此外，讀取的讀數(shù)越多，組合過錯越大。假如每個PDU都有0.1A的過錯，而且其數(shù)據(jù)中心機架電流累計平均為10A，則在核算總安培時也許會有1％的差錯。大家也也許忘掉增加其間一些讀數(shù)或屢次增加讀數(shù)。這是非常也許的，由于會有這么多的過錯！另外，大家也許不知道具有1％精度的PDU在商場是比較罕見的，而且也非常貴重。那么公司很有也許裝置精度為1A或10％（以較高者為準）的PDU。因而這些PDU的讀數(shù)不一定那么準確。
推薦的辦法
在保管數(shù)據(jù)中心，決定在丈量PUE時運用第二種辦法。為此裝置準確而強壯的儀表來丈量除了IT負載以外的別的負載功率。這包含在UPS和每個配電柜接入的11kV電源。技術人員將IT負載配電屏與一切別的基礎設備配電屏分隔，因而能夠減掉別的基礎設備運用的準確數(shù)量的功率，并將其從輸入功率中減去，以便取得IT負載功率的切當數(shù)字。然后，再將數(shù)據(jù)中心總功率除以基礎設備運用的總功率。
這很簡單。更主要的是，它更準確。這丈量出的PUE平均水平仍然是令人形象深入的1.2。只需增加和減去幾個讀數(shù)，就能夠將差錯降至最低。因而能夠驕傲地聲稱所測出的PUE真的是1.2。例如，假如運用榜首種核算辦法，所核算出的“PUE”將為1.06或乃至小于1（這是不也許的）。
對于數(shù)據(jù)中心一切者來說，提出一點建議：盡管很多PUE“改進者”真的能夠改進PUE值，但并不意味著他們會將其提高到他們所說的水平。公司在簽訂合同并進行審閱時，請保證一直以PUE核算的意圖用W來衡量功率（而不是VA）。
找到了這只怪獸，那就處理掉，找不到，那就等著它作怪吧，說必定它藏匿在那個傳說的機柜里，在看著你偷笑呢........
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