1 范圍

本文件規(guī)定了數(shù)據(jù)中心的能效等級(jí)與技術(shù)要求、統(tǒng)計(jì)范圍、測(cè)試與計(jì)算方法。

本文件適用于新建及改擴(kuò)建的數(shù)據(jù)中心,以及對(duì)采用獨(dú)立配電、空氣冷卻、電動(dòng)空調(diào)的數(shù)據(jù)中心建筑單體或模塊單元,進(jìn)行能耗計(jì)量、能效計(jì)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(xiàng),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(jī)房重新改建成為新的數(shù)據(jù)中心。擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心,是指建設(shè)單位為了擴(kuò)大數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)能力,對(duì)其進(jìn)行增加數(shù)據(jù)中心機(jī)柜數(shù)量或提高機(jī)柜功耗等擴(kuò)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(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)等功能的數(shù)據(jù)中心,單體規(guī)模不超過(guò)100個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架。

2 規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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(duì)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(yǔ)

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(cè)量方法

GB50174 數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范

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

3 術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T32910.1和 GB/T32910.3界定的以及下列術(shù)語(yǔ)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(chǎng)地(機(jī)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(shí)體。

[來(lái)源:GB/T32910.1—2017,2.1]

3.2

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

維持?jǐn)?shù)據(jù)中心運(yùn)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(jì)期內(nèi),數(shù)據(jù)中心在信息設(shè)備實(shí)際運(yùn)行負(fù)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(cè)試條件下,數(shù)據(jù)中心電能比的最大允許值。

4 能效等級(jí)與技術(shù)要求

4.1 能效等級(jí)

數(shù)據(jù)中心能效等級(jí)分為3級(jí),1級(jí)表示能效最高。各能效等級(jí)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(jí)3級(jí)。

5 統(tǒng)計(jì)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(cè)量和評(píng)價(jià)的最小單元應(yīng)采用獨(dú)立配電、空氣冷卻、電動(dòng)空調(diào)的數(shù)據(jù)中心建筑單體或模塊單元。對(duì)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(cè)量和評(píng)價(jià)。分期建設(shè)的數(shù)據(jù)中心至少應(yīng)按已建成可評(píng)價(jià)最小單元測(cè)量。

5.2 統(tǒng)計(jì)范圍為用于保障本數(shù)據(jù)中心運(yùn)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(wú)論其來(lái)自市電、備用電源、可再生能源發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電及其他單位和設(shè)備所供應(yīng)。

5.3 應(yīng)采用測(cè)量?jī)x器儀表對(duì)測(cè)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(jìn)行測(cè)量:

a) 信息設(shè)備包括但不限于:

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

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

———數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理設(shè)備:如磁盤存儲(chǔ)陣列、光盤庫(kù)存儲(chǔ)設(shè)備、磁帶存儲(chǔ)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(jī)房?jī)?nèi)的電子設(shè)備。

b) 冷卻系統(tǒng)包括但不限于:

———機(jī)房?jī)?nèi)所使用的末端空調(diào)設(shè)備:房間級(jí)、行級(jí)、機(jī)柜級(jí)、芯片級(jí)空調(diào)和機(jī)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(jī)及送風(fēng)、回風(fēng)風(fēng)機(jī)、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(jī)、不間斷電源(UPS或 HVDC)、電池、機(jī)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(cè)試與計(jì)算方法

6.1 測(cè)試條件

6.1.1 測(cè)試環(huán)境

測(cè)試時(shí)數(shù)據(jù)中心內(nèi)溫度、相對(duì)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(cè)量?jī)x器儀表的精度或準(zhǔn)確度應(yīng)滿足以下要求:

———電能計(jì)量?jī)x表:精度為1級(jí);

———電流互感器:0.5級(jí);

———功率表:0.5級(jí);

———電壓互感器:0.5級(jí);

———溫度測(cè)量?jī)x表:準(zhǔn)確度為±0.5 ℃;

———相對(duì)濕度測(cè)量?jī)x表:準(zhǔn)確度為±5%;

———照度測(cè)量?jī)x表:不低于一級(jí),相對(duì)示值誤差小于或等于±4%。

6.2 測(cè)試位置

6.2.1 耗電量測(cè)量點(diǎn)位置

應(yīng)采用測(cè)量?jī)x器儀表對(duì)耗電量進(jìn)行測(cè)量,數(shù)據(jù)中心耗電量測(cè)量點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)參照?qǐng)D1中各測(cè)量點(diǎn)的位置要求。所安裝測(cè)量?jī)x器儀表的位置應(yīng)便于對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)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(cè)量點(diǎn)應(yīng)取電能輸入變壓器之前,即圖1中的測(cè)量點(diǎn)1和測(cè)量點(diǎn)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(cè)量,其電能測(cè)量點(diǎn)應(yīng)設(shè)置于配電系統(tǒng)中相應(yīng)的各個(gè)回路。匯總表示為測(cè)量點(diǎn)3、測(cè)量點(diǎn)4、測(cè)量點(diǎn)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(cè)量要求如下:

a) 當(dāng)列頭柜無(wú)隔離變壓器時(shí),數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備耗電量的測(cè)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(cè)量點(diǎn)6或測(cè)量點(diǎn)7。

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

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

圖 1 數(shù)據(jù)中心耗電量測(cè)量點(diǎn)示意圖

6.2.2 溫度、相對(duì)濕度測(cè)量點(diǎn)位置

6.2.2.1 數(shù)據(jù)中心室內(nèi)測(cè)量點(diǎn)位置

數(shù)據(jù)中心室內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度和照度測(cè)量點(diǎn)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(cè)量點(diǎn)位置

數(shù)據(jù)中心室外的溫度測(cè)點(diǎn)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(tái)室

外機(jī),室外溫度為在多臺(tái)室外機(jī)測(cè)得的溫度的平均值,同時(shí)應(yīng)避免冷卻設(shè)備對(duì)溫度測(cè)量的影響。

6.3 計(jì)算方法

6.3.1 數(shù)據(jù)中心電能比設(shè)計(jì)值

數(shù)據(jù)中心電能比設(shè)計(jì)值按照公式(1)計(jì)算:

RD =ED/EDIT……………………(1)

式中:

RD ———數(shù)據(jù)中心電能比設(shè)計(jì)值;

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

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

6.3.2 數(shù)據(jù)中心電能比測(cè)算值

6.3.2.1 測(cè)試方法

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

a) 在數(shù)據(jù)中心實(shí)際運(yùn)行負(fù)載條件下,在一年內(nèi)選取若干不同時(shí)段,該時(shí)段應(yīng)至少包含1個(gè)表2所規(guī)定的a~e特性工況點(diǎn),分別連續(xù)測(cè)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(cè)量不小于12h,其間多次測(cè)量的時(shí)間間隔不應(yīng)大于2min。測(cè)試期間,所測(cè)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(diǎn)±2 ℃范圍內(nèi)測(cè)試條件下測(cè)得的功率為有效數(shù)據(jù),對(duì)總功率和信息設(shè)備功率有效數(shù)據(jù)分別進(jìn)行算術(shù)平均,得到該工況點(diǎn)對(duì)應(yīng)功率值。測(cè)算值測(cè)量和計(jì)算示例見附錄 A。

c) 對(duì)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(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)中心,應(yīng)在本文件所要求的測(cè)量點(diǎn)測(cè)量并記錄全年耗電量數(shù)據(jù),并監(jiān)測(cè)兩個(gè)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(cè)試工況和測(cè)試頻率,進(jìn)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(jì)算的數(shù)據(jù)中心電能比特性工況法測(cè)算值;二是用全年耗電量數(shù)據(jù)按公式

(e)計(jì)算的數(shù)據(jù)中心電能比全年測(cè)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(jì)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(shí)(kW·h);

Pa~Pe———在表2中a~e工況條件下測(cè)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(shí)數(shù),單位為小時(shí)(h)。

注:溫度分布系數(shù)Ta~Te 表示每個(gè)特性工況點(diǎn)所代表的溫度區(qū)間在某地區(qū)全年溫度分布的時(shí)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(jì)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(shí)(kW·h);

PaIT~PeIT ———在表2中a~e工況條件下測(cè)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(shí)數(shù),單位為小時(shí)(h)。

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

6.3.2.4 數(shù)據(jù)中心電能比測(cè)算值

數(shù)據(jù)中心電能比測(cè)算值按照公式(4)、公式(5)計(jì)算:

RM1 =EC/ECIT……………………(4)

式中:

RM1———按5個(gè)特性工況點(diǎn)方法測(cè)算的數(shù)據(jù)中心電能比特性工況法測(cè)算值;

EC ———總耗電量的校準(zhǔn)值,單位為千瓦時(shí)(kW·h);

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

RM2 =E/EIT……………………(5)

式中:

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

E ———全年耗電量測(cè)量值,單位為千瓦時(shí)(kW·h);

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

6.3.3 判定

各等級(jí)數(shù)據(jù)中心的判定應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件:

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

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