1 范圍

本文件規(guī)定了數(shù)據(jù)中心的能效等級與技術(shù)要求、統(tǒng)計范圍、測試與計算方法。

本文件適用于新建及改擴建的數(shù)據(jù)中心,以及對采用獨立配電、空氣冷卻、電動空調(diào)的數(shù)據(jù)中心建筑單體或模塊單元,進行能耗計量、能效計算和考核。

本文件不適用于邊緣數(shù)據(jù)中心。

采用其他非電空調(diào)設(shè)備的數(shù)據(jù)中心可以參照本文件執(zhí)行。

注:新建數(shù)據(jù)中心,是指建設(shè)單位按照規(guī)定的程序立項,新開始建設(shè)的數(shù)據(jù)中心。改建數(shù)據(jù)中心,是指建設(shè)單位將現(xiàn)有建筑改建成數(shù)據(jù)中心,或者將現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心機房重新改建成為新的數(shù)據(jù)中心。擴建數(shù)據(jù)中心,是指建設(shè)單位為了擴大數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)能力,對其進行增加數(shù)據(jù)中心機柜數(shù)量或提高機柜功耗等擴大業(yè)務(wù)能力建設(shè)的數(shù)據(jù)中心。邊緣數(shù)據(jù)中心,是指規(guī)模較小,部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣、靠近用戶側(cè),實現(xiàn)對邊緣數(shù)據(jù)計算、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)等功能的數(shù)據(jù)中心,單體規(guī)模不超過100個標(biāo)準(zhǔn)機架。

2 規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T32910.1 數(shù)據(jù)中心 資源利用 第1部分:術(shù)語

GB/T32910.3 數(shù)據(jù)中心 資源利用 第3部分:電能能效要求和測量方法

GB50174 數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范

GB50462 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施施工及驗收規(guī)范

3 術(shù)語和定義

GB/T32910.1和 GB/T32910.3界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

數(shù)據(jù)中心 datacenters

由信息設(shè)備場地(機房),其他基礎(chǔ)設(shè)施、信息系統(tǒng)軟硬件、信息資源(數(shù)據(jù))和人員以及相應(yīng)的規(guī)章制度組成的實體。

[來源:GB/T32910.1—2017,2.1]

3.2

數(shù)據(jù)中心總耗電量 totalelectricityconsumptionofdatacenters

維持數(shù)據(jù)中心運行所消耗電能的總和。

注:包括信息設(shè)備、冷卻設(shè)備、供配電系統(tǒng)和其他輔助設(shè)施的電能消耗。

3.3

數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備耗電量 electricityconsumptionofdatacenterinformationdevices

數(shù)據(jù)中心內(nèi)各類信息設(shè)備所消耗電能的總和。

3.4

數(shù)據(jù)中心電能比 ratioofelectricityconsumptionofdatacenters

統(tǒng)計期內(nèi),數(shù)據(jù)中心在信息設(shè)備實際運行負載下,數(shù)據(jù)中心總耗電量與信息設(shè)備耗電量的比值。

注:表征數(shù)據(jù)中心電能利用效率(PowerUsageEffectiveness,PUE)。

3.5

數(shù)據(jù)中心能效限定值 maximumallowablevaluesofenergyefficiencyfordatacenters

在規(guī)定的測試條件下,數(shù)據(jù)中心電能比的最大允許值。

4 能效等級與技術(shù)要求

4.1 能效等級

數(shù)據(jù)中心能效等級分為3級,1級表示能效最高。各能效等級數(shù)據(jù)中心電能比數(shù)值應(yīng)不大于表1的規(guī)定。

4.2 技術(shù)要求

數(shù)據(jù)中心能效限定值為表1中能效等級3級。

5 統(tǒng)計范圍

5.1 數(shù)據(jù)中心應(yīng)符合 GB50174中的相關(guān)要求,建筑形態(tài)可以是一棟或幾棟建筑物,也可以是一棟建筑物的一部分。測量和評價的最小單元應(yīng)采用獨立配電、空氣冷卻、電動空調(diào)的數(shù)據(jù)中心建筑單體或模塊單元。對于幾棟建筑物組成的數(shù)據(jù)中心,應(yīng)按單體建筑,分開測量和評價。分期建設(shè)的數(shù)據(jù)中心至少應(yīng)按已建成可評價最小單元測量。

5.2 統(tǒng)計范圍為用于保障本數(shù)據(jù)中心運行的所有電能消耗量,包括信息設(shè)備、空調(diào)制冷設(shè)備,以及數(shù)據(jù)中心的其他所有輔助設(shè)施的耗電量,無論其來自市電、備用電源、可再生能源發(fā)電、燃氣發(fā)電及其他單位和設(shè)備所供應(yīng)。

5.3 應(yīng)采用測量儀器儀表對測算期內(nèi)數(shù)據(jù)中心的信息設(shè)備、冷卻系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)和其他輔助設(shè)施耗電量進行測量:

a) 信息設(shè)備包括但不限于:

———數(shù)據(jù)計算處理設(shè)備:如服務(wù)器、工作站、小型主機、信息安全設(shè)備等;

———數(shù)據(jù)交換處理設(shè)備:如交換機、路由器、防火墻、網(wǎng)絡(luò)分析儀、負載均衡設(shè)備等;

———數(shù)據(jù)存儲處理設(shè)備:如磁盤存儲陣列、光盤庫存儲設(shè)備、磁帶存儲設(shè)備等;

———輔助電子設(shè)備:如網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、可視化顯示和控制終端等安裝在主機房內(nèi)的電子設(shè)備。

b) 冷卻系統(tǒng)包括但不限于:

———機房內(nèi)所使用的末端空調(diào)設(shè)備:房間級、行級、機柜級、芯片級空調(diào)和機房溫度濕度調(diào)節(jié)設(shè)備等;

———室外冷卻系統(tǒng):風(fēng)冷、水冷、蒸發(fā)冷卻空調(diào)設(shè)備和空調(diào)制冷輸送設(shè)備等;

———新風(fēng)系統(tǒng):新風(fēng)機及送風(fēng)、回風(fēng)風(fēng)機、風(fēng)閥等。

c) 供配電系統(tǒng)包括但不限于:

———變壓器、配電柜、發(fā)電機、不間斷電源(UPS或 HVDC)、電池、機柜配電單元等設(shè)備。

d) 其他輔助設(shè)施包括但不限于:

———照明設(shè)備、安防設(shè)備、滅火設(shè)備、防水設(shè)備、傳感器、數(shù)據(jù)中心建筑的管理系統(tǒng)等。

6 測試與計算方法

6.1 測試條件

6.1.1 測試環(huán)境

測試時數(shù)據(jù)中心內(nèi)溫度、相對濕度和照度應(yīng)符合 GB50174中的相關(guān)要求。

6.1.2 儀器儀表精度

測量儀器儀表的精度或準(zhǔn)確度應(yīng)滿足以下要求:

———電能計量儀表:精度為1級;

———電流互感器:0.5級;

———功率表:0.5級;

———電壓互感器:0.5級;

———溫度測量儀表:準(zhǔn)確度為±0.5 ℃;

———相對濕度測量儀表:準(zhǔn)確度為±5%;

———照度測量儀表:不低于一級,相對示值誤差小于或等于±4%。

6.2 測試位置

6.2.1 耗電量測量點位置

應(yīng)采用測量儀器儀表對耗電量進行測量,數(shù)據(jù)中心耗電量測量點的設(shè)置應(yīng)參照圖1中各測量點的位置要求。所安裝測量儀器儀表的位置應(yīng)便于對數(shù)據(jù)中心進行耗電量數(shù)據(jù)的采集和管理,應(yīng)便于獲取數(shù)據(jù)中心電能比所需的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)中心總耗電量的測量點應(yīng)取電能輸入變壓器之前,即圖1中的測量點1和測量點2電能消耗之和。

為數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備服務(wù)的冷卻系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)等輔助建筑及配套設(shè)備應(yīng)做電能測量,其電能測量點應(yīng)設(shè)置于配電系統(tǒng)中相應(yīng)的各個回路。匯總表示為測量點3、測量點4、測量點5,可用于分析各部分耗電情況。

數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備耗電量為各類信息設(shè)備用電量的總和,測量要求如下:

a) 當(dāng)列頭柜無隔離變壓器時,數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備耗電量的測量位置為不間斷電源(例如 UPS、HVDC等)輸出端供電回路,即圖1中的測量點6或測量點7。

b) 當(dāng)列頭柜帶隔離變壓器時,數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備耗電量的測量位置應(yīng)為列頭柜輸出端供電回路,即圖1中的測量點7。

c) 當(dāng)采用機柜風(fēng)扇作為輔助降溫時,數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備耗電量的測量位置應(yīng)為信息設(shè)備負載供電回路,即圖1中的測量點8。

圖 1 數(shù)據(jù)中心耗電量測量點示意圖

6.2.2 溫度、相對濕度測量點位置

6.2.2.1 數(shù)據(jù)中心室內(nèi)測量點位置

數(shù)據(jù)中心室內(nèi)的溫度、相對濕度和照度測量點位置應(yīng)按照 GB50462中的相關(guān)要求選擇。

6.2.2.2 數(shù)據(jù)中心室外測量點位置

數(shù)據(jù)中心室外的溫度測點位置選擇距影響冷卻性能設(shè)備的迎風(fēng)面1m 的中心位置,如果有多臺室

外機,室外溫度為在多臺室外機測得的溫度的平均值,同時應(yīng)避免冷卻設(shè)備對溫度測量的影響。

6.3 計算方法

6.3.1 數(shù)據(jù)中心電能比設(shè)計值

數(shù)據(jù)中心電能比設(shè)計值按照公式(1)計算:

RD =ED/EDIT……………………(1)

式中:

RD ———數(shù)據(jù)中心電能比設(shè)計值;

ED ———總耗電量的規(guī)劃設(shè)計值,單位為千瓦時(kW·h);

EDIT ———信息設(shè)備耗電量的規(guī)劃設(shè)計值,單位為千瓦時(kW·h)。

6.3.2 數(shù)據(jù)中心電能比測算值

6.3.2.1 測試方法

數(shù)據(jù)中心電能比數(shù)值測試方法按以下規(guī)定進行:

a) 在數(shù)據(jù)中心實際運行負載條件下,在一年內(nèi)選取若干不同時段,該時段應(yīng)至少包含1個表2所規(guī)定的a~e特性工況點,分別連續(xù)測量數(shù)據(jù)中心總功率和信息設(shè)備功率。在制冷和信息系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)下,連續(xù)測量不小于12h,其間多次測量的時間間隔不應(yīng)大于2min。測試期間,所測數(shù)據(jù)中心服務(wù)器數(shù)量以及冷卻和配電等基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備不得做變更,制冷模式不做切換。

b) 選取穩(wěn)定在表2的a~e特性工況點±2 ℃范圍內(nèi)測試條件下測得的功率為有效數(shù)據(jù),對總功率和信息設(shè)備功率有效數(shù)據(jù)分別進行算術(shù)平均,得到該工況點對應(yīng)功率值。測算值測量和計算示例見附錄 A。

c) 對于建有全年耗電量數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng),并配備有與本文件所要求精度相當(dāng)監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)中心,應(yīng)在本文件所要求的測量點測量并記錄全年耗電量數(shù)據(jù),并監(jiān)測兩個數(shù)據(jù)中心電能比數(shù)值:一是按本文件所要求的數(shù)據(jù)中心電能比測試工況和測試頻率,進行總功率和信息設(shè)備功率數(shù)據(jù)采集,用采集數(shù)據(jù)按公式

(d)計算的數(shù)據(jù)中心電能比特性工況法測算值;二是用全年耗電量數(shù)據(jù)按公式

(e)計算的數(shù)據(jù)中心電能比全年測算值。

6.3.2.2 總耗電量的校準(zhǔn)值

總耗電量的校準(zhǔn)值按照公式(2)計算:

EC =8760×TaPa +8760×TbPb +8760×TcPc +8760×TdPd +8760×TePe……………………(2)

式中:

EC ———總耗電量的校準(zhǔn)值,單位為千瓦時(kW·h);

Pa~Pe———在表2中a~e工況條件下測算的數(shù)據(jù)中心總功率,單位為千瓦(kW);

Ta~Te———溫度分布系數(shù),具體數(shù)值按附錄 B取值;

8760 ———全年小時數(shù),單位為小時(h)。

注:溫度分布系數(shù)Ta~Te 表示每個特性工況點所代表的溫度區(qū)間在某地區(qū)全年溫度分布的時間占比。

6.3.2.3 信息設(shè)備耗電量的校準(zhǔn)值

信息設(shè)備耗電量的校準(zhǔn)值按照公式(3)計算:

ECIT =8760×TaPaIT +8760×TbPbIT +8760×TcPcIT +8760×TdPdIT +8760×TePeIT……………………(3)

式中:

ECIT ———信息設(shè)備耗電量的校準(zhǔn)值,單位為千瓦時(kW·h);

PaIT~PeIT ———在表2中a~e工況條件下測算的數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備功率,單位為千瓦(kW);

Ta~Te ———溫度分布系數(shù),具體數(shù)值按附錄 B取值;

8760 ———全年小時數(shù),單位為小時(h)。

注:溫度分布系數(shù)Ta~Te 表示每個特性工況點所代表的溫度區(qū)間在某地區(qū)全年溫度分布的時間占比。

6.3.2.4 數(shù)據(jù)中心電能比測算值

數(shù)據(jù)中心電能比測算值按照公式(4)、公式(5)計算:

RM1 =EC/ECIT……………………(4)

式中:

RM1———按5個特性工況點方法測算的數(shù)據(jù)中心電能比特性工況法測算值;

EC ———總耗電量的校準(zhǔn)值,單位為千瓦時(kW·h);

ECIT———信息設(shè)備耗電量的校準(zhǔn)值,單位為千瓦時(kW·h)。

RM2 =E/EIT……………………(5)

式中:

RM2———按全年耗電量測算的數(shù)據(jù)中心電能比全年測算值,無因次;

E ———全年耗電量測量值,單位為千瓦時(kW·h);

EIT ———信息設(shè)備全年耗電量測量值,單位為千瓦時(kW·h)。

6.3.3 判定

各等級數(shù)據(jù)中心的判定應(yīng)同時滿足以下兩個條件:

a) 數(shù)據(jù)中心電能比的設(shè)計值、特性工況法測算值和全年測算值(如有)均符合表1相應(yīng)等級的規(guī)定。

b) 數(shù)據(jù)中心電能比的特性工況法測算值和全年測算值(如有)應(yīng)小于設(shè)計值的1.05倍。