如今，在數(shù)據(jù)中心行業(yè)中有很多關(guān)于PUE（能源使用效率）的討論。雖然越來越多的人想知道他們的數(shù)據(jù)中心的PUE值是多少，但也有很多人認(rèn)為他們已經(jīng)知道PUE是什么。還有一些企業(yè)希望改進(jìn)其PUE值，并計(jì)劃對(duì)此投資改進(jìn)。所有這些努力都很棒。然而，機(jī)柜里卻有一個(gè)“怪物”，有些人沒有很好地理解，或者至少?zèng)]有嘗試去理解。這個(gè)怪物的名字是“功率因數(shù)”。
那么，什么是功率因數(shù)？
功率因數(shù)是在任何給定的時(shí)刻，有功功率（或千瓦，兆瓦等）除以視在功率（或千伏安，兆伏安等）的比值。正如我們從學(xué)校那里所學(xué)的知識(shí)，功率等于電壓乘以電流。那么，P=VA，換句話說，也就是1W=1VA。
這個(gè)怪物在哪里？
這個(gè)怪物出現(xiàn)在有交流（AC）供電系統(tǒng)而不是直流（DC）系統(tǒng)，并且其負(fù)載不是單純的電阻。如果負(fù)載為100％的電阻，則上述公式是正確的，其中1W=1VA，盡管負(fù)載由交流電饋送電源。
在計(jì)算交流電源環(huán)境中的電流和電壓時(shí)，人們使用所謂的有效值RMS（也稱之均方根值）來衡量。簡(jiǎn)而言之，RMS表明等效于在直流電源產(chǎn)生的功率，相當(dāng)于在相同的電阻負(fù)載上在正弦波形交流電的一個(gè)周期內(nèi)內(nèi)提供完全相同的能量。
因此，這意味著當(dāng)人們談?wù)?30V交流電源時(shí)，其峰值電壓不是230V，而是高達(dá)325V的電壓，其電壓有效值為230V，這與上述的原理相同。
當(dāng)負(fù)載并不是100％的電阻時(shí)，這個(gè)怪物將會(huì)從機(jī)柜中掙脫出來，開始咆哮。數(shù)據(jù)中心的主要負(fù)載是開關(guān)電源。他們大多數(shù)采用AC/DC電源變換器和電容器。因此，它是一種容性負(fù)載。而大多數(shù)空調(diào)，冷水機(jī)組和其他基礎(chǔ)設(shè)施元件都是感性負(fù)載。這是因?yàn)樗鼈儾捎昧舜罅康碾姼芯€圈。
電容負(fù)載產(chǎn)生負(fù)的功率因數(shù)，感性負(fù)載產(chǎn)生正的功率因數(shù)。這與電源的好壞無關(guān)。在第一種情況下，電流是領(lǐng)先于電壓對(duì)電容器充電。在第二種情況下，由于線圈的自動(dòng)感應(yīng)現(xiàn)象，電流總是滯后電壓。
因此，如果將大容量電容器連接到交流電源，則在充電和放電時(shí)會(huì)有電流。因此，電壓乘以電流將高于零。有趣的是，其功率消耗平均為零，也就是不做功，這是因?yàn)殡娙萜鲗⑵浯鎯?chǔ)的能量就像感性線圈一樣可以將電能返回到電網(wǎng)（在該過程中使用的唯一有效能量將是線圈上的電阻分量上的功率損耗）。
如何測(cè)量PUE
以下有兩種方法來測(cè)量PUE：
1.以有功功率單位瓦特來測(cè)量IT負(fù)載時(shí)，PUE值等于數(shù)據(jù)中心設(shè)備總功率除以IT負(fù)載總功率。
2.以有功功率單位瓦特測(cè)量非IT負(fù)載時(shí)，PUE值等于將數(shù)據(jù)中心負(fù)載總功率減去IT負(fù)載功率所得的結(jié)果除以IT負(fù)載總功率。
選擇更多的方式取決于更方便的測(cè)量措施。例如，如果有可靠的測(cè)量IT負(fù)載（瓦）的方法可以使用第一種方法。如果沒有方便的方式來測(cè)量IT負(fù)載（以瓦特為單位），則可以測(cè)量非IT負(fù)載，使用第二種方法。
關(guān)鍵是使用正確的計(jì)量單位（采用有功功率的單位瓦特，而不是視在功率的單位伏安），并避免公式中的任何錯(cuò)誤（例如忘記添加一個(gè)或多個(gè)機(jī)架或基礎(chǔ)設(shè)施組件的功率測(cè)量或多次添加）。
有趣的是，在計(jì)算PUE時(shí)，幾乎每個(gè)人都使用第一種方法。他們大多數(shù)都是這樣做的，因?yàn)橐呀?jīng)有很多測(cè)量工具了。例如，每個(gè)IT負(fù)載機(jī)架都具有用于計(jì)費(fèi)和/或監(jiān)視目的的計(jì)量PDU（配電單元），而不是風(fēng)扇，空調(diào)和其他基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備。他們做的是添加所有這些設(shè)備，以獲得整個(gè)IT負(fù)載值。然后，他們將整個(gè)數(shù)據(jù)中心設(shè)施的負(fù)載量除以計(jì)算的IT總負(fù)載。
然而，這是怪物開始取笑這些人。其原因是：他們使用錯(cuò)誤的計(jì)量單位。大多數(shù)機(jī)架PDU的測(cè)量電流值有誤差，人們知道，安培乘以伏特不會(huì)得出有功功率單位瓦特，而是視在功率伏安，并且數(shù)值更高。此外，大多數(shù)機(jī)架PDU的精度為1A或10％（以較大者為準(zhǔn)），因此可以想像使用此方法計(jì)算的數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確！
可以原諒大多數(shù)人這樣做，因?yàn)樗麄儾恢烙泄β室驍?shù)這個(gè)“怪物”，但不能原諒任何知曉功率因數(shù)的人卻在隱藏真實(shí)的數(shù)值。這很不公平。由于現(xiàn)代電源的功率因數(shù)達(dá)到了0.85-0.95，如果僅用測(cè)量電流（A）并乘以總電壓，則可以達(dá)到實(shí)際值的1.18倍。
一個(gè)更簡(jiǎn)單的例子是采用交流230V電源的數(shù)據(jù)中心，其使用1MW的總負(fù)載，而IT負(fù)載為700kW，而空調(diào)，風(fēng)扇和其他設(shè)施使用的則為300kW。在這種情況下，所得的PUE為1.43?，F(xiàn)在想象如果使用第一種方法來計(jì)算PUE。如果從所有機(jī)架中獲得所有電流，并且其負(fù)載功率因數(shù)為0.85，那么將獲得3580A的電流。
記住在這一刻，人們可能不知道（或者還沒有意識(shí)到）功率因數(shù)。假設(shè)如果電流乘以230V，將獲得IT負(fù)載（實(shí)際認(rèn)為這是兩個(gè)等于3）。所以計(jì)算3580x230=823.4kW，如果這樣計(jì)算PUE，我們將得到1MW/823.4kW=1.22。
這個(gè)“怪物”就是功率因數(shù)。如果你認(rèn)為是這個(gè)的話，你的“PUE”將是1.22而不是真正的1.43。其結(jié)果很不一樣，此外，讀取的讀數(shù)越多，組合錯(cuò)誤越大。如果每個(gè)PDU都有0.1A的錯(cuò)誤，并且其數(shù)據(jù)中心機(jī)架電流累計(jì)平均為10A，則在計(jì)算總安培時(shí)可能會(huì)有1％的誤差。人們也可能忘記添加其中一些讀數(shù)或多次添加讀數(shù)。這是非?？赡艿?，因?yàn)闀?huì)有這么多的錯(cuò)誤！另外，人們可能不知道具備1％精度的PDU在市場(chǎng)是比較少見的，并且也十分昂貴。那么企業(yè)很有可能安裝精度為1A或10％（以較高者為準(zhǔn)）的PDU。因此這些PDU的讀數(shù)不一定那么精確。
推薦的方法
在托管數(shù)據(jù)中心，決定在測(cè)量PUE時(shí)使用第二種方法。為此安裝精確而強(qiáng)大的儀表來測(cè)量除了IT負(fù)載以外的其他負(fù)載功率。這包括在UPS和每個(gè)配電柜接入的11kV電源。技術(shù)人員將IT負(fù)載配電屏與所有其他基礎(chǔ)設(shè)施配電屏分開，因此可以減掉其他基礎(chǔ)設(shè)施使用的正確數(shù)量的功率，并將其從輸入功率中減去，以便獲得IT負(fù)載功率的確切數(shù)字。然后，再將數(shù)據(jù)中心總功率除以基礎(chǔ)設(shè)施使用的總功率。
這很簡(jiǎn)單。更重要的是，它更精確。這測(cè)量出的PUE平均水平仍然是令人印象深刻的1.2。只需添加和減去幾個(gè)讀數(shù)，就可以將誤差降至最低。因此可以自豪地聲稱所測(cè)出的PUE真的是1.2。例如，如果使用第一種計(jì)算方法，所計(jì)算出的“PUE”將為1.06或甚至小于1（這是不可能的）。
對(duì)于數(shù)據(jù)中心所有者來提出一點(diǎn)建議：盡管許多PUE“改進(jìn)者”真的可以改善PUE值，但并不意味著他們會(huì)將其提高到他們所說的水平。企業(yè)在簽訂合同并進(jìn)行審核時(shí)，請(qǐng)確保始終以PUE計(jì)算的目的用W來衡量功率（而不是VA）。
如果做的好的話，那么機(jī)柜中的這個(gè)怪物永遠(yuǎn)是微笑的朋友！
