The Green Grid 能源使用效率 PUE 機房 混風

多方因素交互作用 機房成耗電大戶

2013-10-09
經濟部已經明定10月正式施行第二階段調漲,這對資訊機房來說可不是好消息,以每年電費支出120萬元的企業為例,新費率採用後,一年就得增加12萬以上。年年增加的能源開支也使得用電成本成為新的關鍵績效指標(KPI)。
全球能源逐漸耗竭,電力成本節節上升已成不變的事實,企業投入在能源成本支出也愈來愈高。這個現象在國內愈趨明顯。經濟部已經明定10月正式施行第二階段調漲,以商業用電與工業用電漲幅一成來計算,在完全沒有變動資訊機房的架構下,電力成本無形中就提高了10%。

這對資訊機房來說可不是好消息,以每年電費支出120萬元的企業為例,新費率採用後,一年就得增加12萬以上。年年增加的能源開支也使得用電成本成為新的關鍵績效指標(KPI)。

為了實現綠色永續理念,近年來,資訊機房也逐漸要求落實環保節能,最耳熟能詳的綠色指標,當屬The Green Grid推行的能源使用效率(PUE)。這個計算公式是將資訊機房總用電量除以IT設備耗電量,來顯現電力使用效率的狀態。如果所得的值為2,就表示耗損或浪費的電量與IT設備運轉所需的用電量一樣高。當數值愈高,就表示耗損得愈多,最好的目標理論值當然是1.0,這表示所有的電力都充份的被IT設備運用,而沒有耗損在冷卻或供電系統上。

PUE值所代表的意義,除了展現出資訊機房的設計優良與否,另一層意涵也包括資訊機房的節能程度。明顯地,PUE值愈低,就表示愈節能。以近年來的資訊機房設計來看,大型的資料中心平均都將目標定於1.5左右。 台灣大哥大於內湖新建的綠能雲端機房就是一個典範,除獲得Uptime Institute Tier3機房認證之外,也依循The Green Grid評估能源效率指標PUE,期望達到PUE 1.5以下,讓資訊機房在營運不中斷之餘,同時也能省下大幅電力成本。


不過,並不是每家企業都有利用新建機房改善耗電問題的機會,由於機房建置成本所費不貲,一般來說,資訊機房的壽命普遍都會用上十年以上才划算,但這同時也帶來不少問題。

IT發展超乎機房預期

回顧十年前的資訊機房設計,相較於今日資訊機房的面貌,差異不可謂不小。十年前,IT基礎設備沒有今日強悍的半導體效能,也沒有高密度化的設計,更遑論現今的虛擬化架構、彈性遊移的雲端環境。當年的機房充其量,還在直立式與機架式伺服器選擇徘徊,一個機櫃耗電量超過2kW已經非常少見,設備運轉所製造的「熱」透過精密空調設備就能帶走。


▲資訊機房之所以成為耗電元凶,不全然是因為IT技術造成的結果,人為因素的影響也不少。而這些常見的問題點,現階段都有相對應的方法或解決方案可以加以改善。(資料來源:台達)

然而,隨著IT設備密度愈來愈高,處理器效能愈來愈強大,機櫃的空間利用率愈來愈高,一個機櫃耗電量開始從5kW一路躍升到10kW、15kW,乃至於30kW的要求。再加上虛擬化技術的運用以及雲端環境的建構,在部份大型資料中心中,一個機櫃耗電量甚至可上看40kW,而且熱量聚積點還會因應用服務的負載量不同而產生位置的改變。

試想,一座十年前所設計的資訊機房,但機櫃的耗電量已經躍升到15kW,而且還採用了虛擬化技術,甚至打算就地部署雲端環境,那麼會產生什麼問題?顯然,如何帶走「熱」就是一項巨大的挑戰,而隨時會移動的「熱點」也是一個麻煩。

效率不彰徒然耗電

即使企業在十年前就預估了IT技術可能的變化,但依照當時的設計理念與相關技術,許多早已跟不上現今的需求與發展。就以UPS來說,傳統UPS設備最高的效率只到92%左右,經過變壓器再到配電櫃,而後再將電送給IT設備的這一串流程,實際效率只剩80%,換句話說,有兩成的電力是白白被耗損。

而另一個明顯的例子是,早期的資訊機房沒有冷熱通道的概念,當機櫃耗電量只有2kW時,即便朝同一個方向,冷卻空調還能帶走所有的「熱」。一旦機櫃耗電量提升,而且所有機櫃都排排站面對同一方向時,散熱就變成是一個嚴重的問題。

後排的機櫃吸入的冷風其實是與前排完成熱交換的熱空氣混合後而來,每往後一排,吸入的冷風溫度就會提高,以此類推,當溫度梯度節節上升,結果就是愈後排的機櫃經熱交換後的熱空氣溫度永遠比前一排機櫃來得高,而這個熱空氣還會與冷風混合再被吸入到IT設備中,可以想見,散熱效果愈來愈差,更嚴重影響IT服務的穩定性。

為了帶走機櫃內愈來愈多的熱能,只好加大精密空調的製冷力,當然往往效率不彰。資訊機房的熱能未能解決,徒然耗費大量的電力成本,進而也讓資訊機房成為耗電元凶。

人為影響也是主因

除了資訊機房採用老舊設計卻面臨IT技術飛速發展之外,人為無意識的操作往往也很容易對資訊機房造成重大影響。例如為了貪圖方便,看到有足夠的插座就把新進的IT設備放至該機櫃內,結果反而形成熱點,更甚者造成負載過高跳電。或是為了佈線方便,在高架地板留下很大的線纜孔,結果形成「漏氣」點,排出來的冷風比蜂巢板還要多,無形中造成電力浪費等等,都是目前常見的問題點。

多位專家達人不約而同地指出,許多資訊機房之所以成為企業內部耗電元凶,不全然是因為IT技術造成的結果,其實人為因素的影響也不少。而這些常見的問題點,現階段都有相對應的方法或解決方案可以加以改善,只要企業願意正視機房耗電問題,輔以現代化的設施與配置,加以持續不斷地檢討與改善,電力成本很快就會下降。而這些省下來的電費,足以讓企業用於更有意義的投資上,如此自然能夠強化競爭力。

針對資訊機房容易效能不彰的環節,將在後續文章中深入探討,同時專家們也拿出看家本領,提出各式不同的改善建議以做參考。


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