現(xiàn)代計算機和數(shù)據(jù)中心消耗大量能源。根據(jù)2013 年度能源展望，僅在美國，計算機和相關(guān)設備的能源消耗占全國能源消耗的 3% 。更不用說保護計算機和服務器免受過熱的冷卻系統(tǒng)了。提高能源效率和降低功耗成本的任務是艱巨的。在保護自然資源、簡化特定公司的工作以及總體上的國民經(jīng)濟的框架內(nèi)，它對環(huán)境意義重大。描述計算機數(shù)據(jù)中心在正常運行條件下使用能源效率的主要指標是電源使用效率 (PUE)。Green Grid（一個專注于 IT 設備能效的非營利性行業(yè)組織）實際上是這個比率的制定者。但在過去兩年中，PUE 已成為衡量數(shù)據(jù)中心能耗有效性的主要指標。

PUE是如何計算的？

電源使用效率是進入數(shù)據(jù)中心的總能量與數(shù)據(jù)中心內(nèi) IT 設備（冷卻、加熱、通風、電源轉(zhuǎn)換和分配、照明、公用插頭）使用的能量之間的關(guān)系。此外，總能量不僅可以來自電力，還可以來自其他來源，例如天然氣、燃料、水（用于絕熱冷卻）。IT 設備的能源消耗被定義為用于管理、存儲、處理和路由中心內(nèi)的數(shù)據(jù)以及操作網(wǎng)絡和其他設備（如監(jiān)視器和工作站）的能源量。

因此，典型的 PUE 公式如下：

信用：raritan.com

PUE = 設施總功率 / IT 設備使用的能源

該公式必須用于確定特定數(shù)據(jù)中心隨時間推移的效率，而不是比較不同的數(shù)據(jù)中心。

為了清楚起見，我想介紹一個 PUE 計算的例子：

假設數(shù)據(jù)中心的總設施能源為 12.000 MWh，IT 設備消耗 9.000 MWh。因此，PUE = 12.000 MWh / 9.000 MWh = 1,333。

當然，整個數(shù)據(jù)中心的耗電量會高于 IT 設備的耗電量。因此，該基準始終高于一。但是要大多少呢？

什么是正常 PUE？

顯然，PUE 比率的范圍可以從 1.0 到無窮大。理想的 PUE 為 1.0，這意味著 100% 的效率（即所有消耗的能源僅用于 IT 設備，沒有配電損失）。但這幾乎是不可能實現(xiàn)的。

谷歌和微軟等行業(yè)巨頭正在為 1.2 或更高的 PUE 創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心。但他們是行業(yè)的領(lǐng)導者。根據(jù) Uptime Institute 的研究，美國數(shù)據(jù)中心的平均 PUE 為 2.5。但是，PUE 為 3.3 或更高的服務器也很常見。這意味著數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源中只有 1/3 被 IT 設備使用，而其中 2/3 的電力被浪費了。

環(huán)境溫度及其對 PUE 的影響

根據(jù)最新研究，數(shù)據(jù)中心消耗約 420 太瓦，相當于全球能源需求的 3%。此外，冷卻系統(tǒng)消耗大約 45% 的能量。在這個框架內(nèi)，數(shù)據(jù)中心服務器的位置非常重要。氣候越冷，能量越低，運行效率越高，PUE 就越好（越低）。

如今，由于創(chuàng)建環(huán)保計算中心是制造商的優(yōu)先任務之一，他們正在努力實施現(xiàn)代技術(shù)和開箱即用的解決方案，以使他們的冷卻系統(tǒng)更有效、更節(jié)能。例如，2018 年，微軟將其數(shù)據(jù)中心淹沒在北海海底，靠近蘇格蘭的奧克尼群島，深度達 35.5 米。自給自足的水下數(shù)據(jù)中心旨在更加省電，因為它們的冷卻是免費的，并且可以在北海的寒冷水域進行鍛煉。但是，您需要了解浸沒在水中的膠囊只是真實數(shù)據(jù)中心的一個微小副本。12米長的集裝箱由12個機架和824臺服務器組成，但最重要的是中心采用模塊化架構(gòu)。在海床上，將集裝箱系在一起相對容易，就像國際空間站上的空間模塊一樣。

數(shù)據(jù)中心如何變得更有效率？

節(jié)能比許多 IT 公司所有者想象的要簡單得多。通過實施此類策略，您可以節(jié)省電費并提高服務器的工作效率。

減輕IT設備的負荷。由于功耗更低，在服務器級別節(jié)省 1 瓦將轉(zhuǎn)變?yōu)樵跀?shù)據(jù)中心總共節(jié)省近 3 瓦。減少負載的策略包括購買節(jié)能設備、移除不使用的服務器以及所謂的服務器“虛擬化”。

氣流管理。這種策略意味著將冷氣流從空調(diào)單元輸送到最需要的地方，特別是服務器的前部，并盡可能有效地從服務器的后部排出熱氣流。

心里溫濕度水平。如前所述，服務器所在的溫度和小氣候是影響電源使用效率的重要因素。越冷的地方，冷卻所消耗的能量就越少。

改善冷卻系統(tǒng)。盡可能使用“自然冷卻”系統(tǒng)。此外，與局部模塊化冷卻相比，在整個地方使用空調(diào)對于防止數(shù)據(jù)中心過熱的效果要差得多。數(shù)據(jù)中心的位置也很重要。最好根據(jù)模塊的功率密度和預設負載來分配模塊。

工程師抓住一切機會降低數(shù)據(jù)中心的功耗。考慮到該任務的相關(guān)性，以數(shù)據(jù)中心有效性框架內(nèi)的能源消耗為重點的不規(guī)則軟件和硬件解決方案將變得更加普遍。其中一些可能起源于多種技術(shù)的融合。

遲早，人工智能系統(tǒng)將能夠管理各種能源，以找到數(shù)據(jù)中心供電的最佳方案。此類解決方案將幫助數(shù)據(jù)中心運營商實施更有效的做法并節(jié)省電費。