如何通过数据中心效率的标准和指标实现可持续发展

Date: 2020-06-08 17:17:20 作者:管理员

随着冠状病毒疫情在世界各国的蔓延,很多人在家远程办公,这也清楚地表明社会和企业对数字基础设施的依赖程度,但重要的是不要忽视数据中心基础设施能耗对环境的影响。那么将如何协调可持续发展目标以减轻气候变化和环境污染,而不是对耗费大量能源的数据中心持有负面看法?
  
  提高数据中心效率的工具之一是创建指标和标准,以定义要衡量的内容以及如何计算能效。衡量某些数据中心设备的指标相对简单,例如以百分比表示电气组件的输出/输入的效率(例如变压器或UPS电源)。也可以在实验室中根据设备额定值在其工作负载范围(0%至100%)通过计算得出功率。对于测量冷却系统的能耗,则要复杂得多。尽管可以分别测试每个设备,但是有多个相互关联的设备因素,例如风冷精密空调(CRAC)/水冷精密空调(CRAH)、湿度控制、水泵和冷却器,更不用说气候条件与冷却系统性能的相关性。
  
  从设备设计和购买的角度来看,这些指标都足够好,但这只是一段时间内(例如一年)实际运行状况的粗略指标。由于数据中心运营条件不断变化,而且即使是定期的功率测量(kW),也不像一个月或一年中的实际能耗(kWh)那样准确或有意义。这使其成为衡量数据中心效率指标和标准的主题。
  
  人们对绿色网格(TGG)及其发布的能源使用效率(PUE)这个衡量数据中心效率的指标并不陌生,该指标最初于2010年发布。此后,PUE指标已进行了多次更新,并且已经通过一系列TGG白皮书阐明了衡量方法。然而,即使在现在仍然发现并不是所有监视和报告其PUE(公共或内部)的数据中心运营商都在正确地对其进行衡量。此外,似乎很多人都不知道绿色网格(TGG)在2018年将PUE和其他指标(例如碳使用效率(CUE)和水资源使用效率(WUE))转移给了国际标准组织(ISO),并且成为该组织的一部分。ISO/IEC30134系列关键性能指标(KPI)于2019年被纳入美国信息技术行业委员会(ITI)。
  
  多年来,还有一些组织发布了自己的数据中心设施效率的指标,但是没有一个像PUE那样令人关注。更大的问题是IT设备的能效。包括TGG在内的许多组织都尝试过这种方法,但是事实证明,对其量化要困难得多。但是,美国环境保护署(EPA)试图通过针对数据中心的能源之星(ES)计划来解决衡量数据中心设施和IT设备能耗的问题。该项目始于2009年,与PUE密切相关,但需要为数据中心设施提交12个月的认证能源审核,才能获得某个特定年份的能源之星认证。其授予标准的依据是75%以上的指标合格,并于2010年颁发了首个认证。随后每年的指标数据都必须再次提交以符合认证标准。该计划的数据中心设备从服务器开始,然后在2013年添加了存储系统,在2016年添加了大型网络设备。此外,UPS电源认证也在2016年添加,并在2019年进行了更新。这些计划和程序都是自愿提交的,到目前为止,全球只有168个经过认证的数据中心。
  
  由于经济原因,数据中心设备供应商更加积极主动地获得设备认证,因为根据法律,美国联邦机构和许多州都要求采购“能源之星”设备,除非他们可以提供使用非认证产品设备的合理理由。这也已成为一种商业偏好,因为能源之星(ES)产品的成本现在具有很小的成本溢价,而IT能源则代表了巨大的运营成本。
  
  美国供暖、制冷和空调工程师学会(ASHRAE)于2010年开始将数据中心纳入90.1节能建筑标准(低层住宅除外)中。数据中心行业人士批评这一点过于机械化。2013年,它根据整体效率绩效进行了更新。最后,美国供暖、制冷和空调工程师学会(ASHRAE)在2016年发布了90.4数据中心能源标准。
  
  与TGG/ISO发布的PUE指标不同,ASHRAE标准可以成为法律要求。90.4数据中心能源标准指出:“除非有法律管辖权并通过立法强制遵守,否则自愿遵守该标准。”
  
  还应注意与PUE不同,90.4数据中心能源标准将气候区域作为冷却系统能效的一个主要因素。该标准于2019年更新,对机械冷却和电气效率的强制性合规要求更加严格。
  
  自从PUE首次推出以来,数据中心的电源和冷却效率已得到显著改善,并取得了实质性进展。对于某些超大规模数据中心来说,其PUE值已降至1.1,而对于许多新的托管数据中心设施来说,其PUE值降至1.3~1.5。但是,自2007年以来,IT设施电源需求却大幅增长。
  
  在其宏伟的计划中,它提出了一个问题:数字基础设施消耗的能源和资源是否会因所需的能源减少而被抵消?例如,它导致纸质出版物的信息传播大大减少。很多杂志期刊如今不再以纸质形式出版,而只以数字形式出版。人们认识到这不仅具有商业意义,而且可以改善可持续性发展和气候变化目标。由于生产纸张需要采用树木和水等宝贵资源,而在印刷和分发报纸、杂志和邮递以及回收过程中都需要能源。
  
  它还极大地改变了人们的购物和其他日常习惯,从旅行到购物到在线订购。这是一把双刃剑,因为“免费送货”已经导致在线订购及其他与送货有关的能源和资源(例如包装纸箱等)的消耗大幅上升。
  
  冠状病毒疫情如今成为了一个令人震惊的催化剂,已经证明了构成强大的数字基础设施(及其创建和支持的生态结构)的数据中心和通信系统的价值。然而,展望未来,它也影响了人们和各种组织对工作、教育和日常生活许多其他方面的看法。
  
  因此,尽管数据中心设施效率指标和标准很重要,但它们只是工具。最终由运营人员使用它们,这不仅要满足法规要求,而且要不断提高其整体效率并缓解气候变化。这不仅是良好的可持续发展管理,而且还降低了与数据中心设施相关的运营成本。
  
  更为重要的是,数据中心设施能耗指标并没有考虑数字基础设施的核心所消耗的能源。正是用于满足服务和应用程序需求的IT设备推动了对更多更大规模数据中心的潜在需求。而采用这些服务和应用程序并导致数据中心大量能源消耗的是服务提供商和最终用户。

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