Güç kullanım etkinliği (PUE), bir veri merkezinin enejiyi ne kadar verimli kullandığını tanımlayan bir orandır. Bir veri merkezi tarafından toplam enerji miktarının bilgi işlem (IT) ekipmanlarına verilen enerjiye oranıdır.
PUE, enerji verimliliğini hesaplamanın en popüler yolarından biridir. Şimdi bu teknik terimin nasıl hesaplandığını, nasıl ölçüldüğünü, türevlerini ve sınırlarını kısaca inceleyelim.
PUE hesabında en kritik bilgi “Enerji Tüketen Bilgi Teknolojsi Ekipmanlarıdır”
Bu ekipmanlar Bilgisayar odası, Telekomünikasyon odası, Kontrol odası alanlarında verileri depolamak, işlemek ve taşımak için kullanılan ekipmanlardır.
Bu ekipmanlar tarafından tüketilen kilovat saat (kWh) cinsinden ölçülen enerji. PUE hesaplamamızda kullanılır.
Enerji tüketen ekipmanlara enerji dağıtımı PDU’lar (Güç Dağıtım Ünitesi) tarafından sağlanır.
1.1 Veri merkezinin Güç Kullanım Etkinliği (PUE) : Toplam enerji tüketiminin, belirlenen dönemde Bilgi Teknolojisi ekipmanı için hesaplanan, ölçülen veya değerlendirilen enerji tüketimine oranı PUE Veri Merkezi Güç kullanım etkinliği olarak tanımlanır.
Not 1: PUE için “verimlilik” teriminin kullanılması gerektiği, ancak “etkinlik” teriminin daha önceki sektör tanınmasıyla süreklilik sağladığı kabul edilmektedir.
Not 2: Veri Merkezi Altyapı Verimliliği (DCIE) olarak adlandırılan PUE’ nin ters değeri kullanılır.
1.2 Kısmi PUE : Tanımlanmış bir zaman sınırı içindeki Toplam Enerji Tüketiminin Bilgi Teknolojisi ekipmanları enerji tüketimine oranı olan PUE’nin kısmi Güç Kullanımı Etkinliği türevi olarak adlandırılır.
1.3 Tasarlanmış PUE : Dizayn aşamasında bir (PUE) Güç Kullanımı etkinliği türevi belirlenmesi ve bu belirlenen değere göre dizayn yapılması.
1.4 Periyodik PUE: Bir yıl içinde belirli periyotlar ile (PUE) ‘nin geçici Güç Kullanım Etkinliği türevi
1.5 Toplam yıllık veri merkezi enerji tüketimi: Veri merkezine hizmet veren tüm enerji türleri için sağlama sınırında kWh cinsinden ölçülen bir yıllık toplam enerji tüketimidir
Not 1: Enerji, veri merkezinin sınırındaki enerji ölçüm cihazları veya sınırı içindeki üretim noktaları ile ölçülür.
Not 2: Buna elektrik, doğal gaz ve tedarik edilen soğutulmuş su veya kondensasyon suyu gibi bölge hizmetleri dahildir.
Not 3: Toplam yıllık enerji, destekleyici altyapıyı içerir.
Bu standartta Güç Kullanım Etkinliği (PUE) sınırları
a) Sadece kendi sınırları içindeki veri merkezi altyapısı ile ilişkilidir;
b) Altyapının verilen çevre koşullarına, BT yük özelliklerine, kullanılabilirlik gereksinimlerine, bakım ve güvenlik gereksinimine sahip tesislere göre enerji verimliliğini tanımlar;
c) Veri merkezinin enerji dağıtımını gösterir.
Uygun bağlamda bakıldığında PUE, verimli güç ve soğutma mimarilerinin tasarımı, bu mimariler içerisindeki ekipmanın dağıtımı ve bu ekipmanın çalışması hakkında etkili rehberlik ve faydalı bilgiler sağlar.
PUE aşağıdakileri belirlemeye imkan sağlar:
1) Veri merkezinin operasyonel verimliliğinin iyileştirilmesi için fırsatlar;
2) Veri merkezinin tasarım ve işletim süreçlerinin zamanla iyileştirilmesi;
3) Beklenen BT yük aralığında yeni veri merkezleri için bir tasarım gayesi veya hedefi. PUE aşağıdakileri dikkate almaz:
– BT yükünün enerji verimliliği, kullanımı veya üretkenliği;
– Yerinde elektrik üretiminin verimliliği;
– İnsan kaynakları, alan veya su gibi diğer kaynakların verimliliği;
– Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını veya atık yan ürünlerin (ısı gibi) yeniden kullanımı.
PUE aşağıdakilerden biri değildir:
* Veri merkezi verimlilik metriği,
* Bağımsız, kapsamlı kaynak verimliliği metriği.
Kimi durumlarda yararlı olacak PUE türevleri ek C’de açıklanmıştır. PUE, farklı veri merkezlerini karşılaştırmak için kullanılmamalıdır.
PUE, aşağıdaki gibi tanımlanır:
PUE = E DC / E IT
E DC : kWh cinsinden toplam veri merkezi enerji tüketimi (yıllık)
E IT : BT(Bilgi Teknolojileri) ekipmanı kWh cinsinden enerji tüketimi (yıllık)
Tanım olarak, hesaplanan PUE her zaman 1’den büyüktür.
Tek enerji kaynağının elektrik şebekesinden geldiği durumlarda, EDC, kullanım ölçerin bulunduğu yere göre belirlenir. PUE, veri merkezi ve diğer fonksiyonlar için kullanılan enerji arasında ayrım yapılmasını sağlayan karma kullanımlı binalara uygulanabilir. Alternatif olarak, kısmi PUE (pPUE) türevi uygulanabilir .
E IT şunları içerir ancak bunlarla sınırlı değildir:
a) BT ekipmanı (örneğin depolama, işleme ve taşıma ekipmanı);
b) Ek ekipman (örneğin, klavye/video/mouse (KVM) anahtarları, monitörler ve veri merkezini izlemek, yönetmek ve/veya kontrol etmek için kullanılan iş istasyonları/dizüstü bilgisayarlar).
E DC , E ITve aşağıdaki altyapıları desteklemek için tüketilen enerjiyi içerir:
1) Güç dağıtımı – UPS sistemleri, ana şalterler, jeneratörlerin destek üniteleri, güç dağıtım üniteleri (PDU’lar), akülerin şarj enerjisi ve BT ekipmanın harici dağıtım kayıpları dahil;
2) Soğutma sistemi – soğutucular, soğutma kuleleri, pompalar, bilgisayar odası hava tutucu üniteleri (CRAHs), bilgisayar odası Klima Üniteleri CRAC (VERI MERKEZI KLIMA / HAVALANDIRMA)s) ve doğrudan genleşme hava işleyicisi (DX) üniteleri dahil;
3) Veri merkezi aydınlatması, asansör, güvenlik sistemi, NOC, İzleme sistemleri ( Scada / DCIM) ve yangın algılama/bastırma sistemi de dahil diğerleri.
Toplam veri merkezi enerji tüketimi
Söz konusu veri merkezi, enerjinin aktığı arayüzler tarafından tanımlanan bir sistem olarak görülecektir.
Aşağıdaki enerji biçimleri arayüzlerde ölçülecektir:
a) Elektrik;
b) Gaz yakıt
c) Sıvı yakıt;
d) Soğutma sıvıları (geri dönüşlü sıvı olduğunda ve buharlaştırılmadığında su kullanımını içerir).
Aşağıdaki enerji formlarının bu arayüzlerde ölçülmesine gerek yoktur:
1) Hava soğutma;
2) Doğal kaynaklardan gelen su (yani, temininde enerji tüketimi gerektirmeyen).
Arayüzlerdeki her türlü elektrik enerjisi kWh ile ölçülmelidir. Gerekli enerji biçimlerinden herhangi biri arayüzlerde hesaplanmazsa, EDC belirlenmez ve PUE hesaplanamaz.
Gaz veya sıvı yakıtlar kWh cinsinden ölçülmeli veya kullanılan yakıt için yanma değerlerinin ısısı kullanılarak kwh’ye dönüştürülmelidir. Yanma değerleri ile ilgili bilgilerin mevcut olmadığı ve yerel düzenlemelerin geçerli olmadığı durumlarda aşağıdaki değerler uygulanır:
— Dizel: 9,9 kWh/l;
— Gaz: 10,5 kWh/m3;
— Hidrojen: 38,9 kWh/kg;
— Biyoetanol: 6 kWh/l.
Soğutma için sıvıların enerji katkısı (akış hızı ve diferansiyel sıcaklık hakkında bilgi veren), ısı sayaçları kullanılarak ölçülecek ve kullanılan sıvıyı sağlamak için kullanılan sistemin ilgili dönüşüm faktörü (X) ile çarpılacaktır.
Termal enerjinin elektrik eşdeğerine dönüştürülmesi için, dönüşüm faktörü (X) tedarikçiden elde edilecektir; eğer değer mevcut değilse, dönüşüm faktörü için X=0,4 kullanılabilinir.
Teknik alt sistemler, örneğin kojenerasyon ısı ve elektrik değerleri için, çıkışlarında sayaçlara sahip olmalı ve sisteme harici olarak kabul edilmelidir.
Karma kullanımlı binalarda toplam veri merkezi enerji tüketimi
Karma kullanılan binalardaki veri merkezleri için toplam veri merkezi enerji tüketimi, ancak tüm paylaşılan teknik alt sistemlerin ölçümü enerji kullanımının ayrılmasına izin veriyorsa, veri merkezinin enerji kullanımı olarak sistem olarak hesaplanacaktır.
Paylaşılan teknik alt sistemlerin enerji kullanımı ayrılamazsa, toplam veri merkezi enerji kullanımı tüm binayı içerecektir. PUE üzerindeki etki, ayırma için gerekli sayaçlar kullanılarak dengelenmelidir.
Enerji Ölçümleri
A. 1 Enerjinin ölçülmesi ve güç kullanım etkinliğinin hesaplanması
Şekil A. 1’de, toplam veri merkezi enerji tüketimi, ölçümün veri merkezinde tüketilen toplam enerjiyi temsil etmesi için veri merkezine giren enerjiyi doğru bir şekilde yansıtmak için veri merkezinin yardımcı sayaçlarında veya yakınında ölçülür.
Şekil A. 1- Ölçümlerden hesaplanan PUE şeması
Veri merkezi ile ilgili bir tesisin kullanım tüketim ölçerinin sadece veri merkezi kısmı ölçülecektir, çünkü hesaplamaya dahil olan, veri merkezinde tüketilmesi amaçlanmayan herhangi bir enerji, uyumlu olmayan bir PUE hesaplamasına neden olacaktır. Örneğin, veri merkezi bir ofis binasında bulunuyorsa, yardımcı programdan alınan toplam enerji, veri merkezi için tesis enerji tüketiminin ve binadaki veri merkezi olmayan ofisler tarafından tüketilen toplam enerji olacaktır. Bu durumda, veri merkezi yöneticisi, doğru bir PUE hesaplamak için veri merkezi olmayan ofisler tarafından tüketilen enerji miktarını ölçecek ve çıkaracaktır.
A. 2 Ölçüm Yerleri
Şekil A. 2, EDC’nin belirlenmesini desteklemek için ölçüm noktalarını göstermektedir. EDC, yardımcı ölçüm noktasında yardımcı besleme işleminden sonra ölçülür (A noktası) Bu ölçüm tüm kategorilerde kalıcıdır. Şekil A. 2’de gösterilen ek ölçüm noktaları üç PUE kategorisiyle ilgilidir.
Kategori 1 PUE (PUE1), Kategori 2 PUE (PUE2) ve Kategori 3 PUE (PUE3) nin belirlenmesine izin veren ölçüm noktaları sırasıyla B, C ve D ile gösterilir.
Not: Ölçüm noktaları, EN 50600-2-2:2014’ün detay seviyesi 1’e karşılık gelmez
Şekil A. 2 – İzleme ve ölçüm noktaları
Enerji tüketiminin izlenmesi, veri merkezi operatörü için kolay ve anlaşılır olmasını engelleyebilecek birçok yönü içerir. Kritik güç yolundaki her noktada ölçüm cihazları kurmak için maliyetler oldukça yüksek olabilir. Tüm verilerin toplanması, işlenmesi ve yorumlanması da karmaşık olabilir.
Ayrıca, enerji tüketimini ölçen sayaçların her birinde, bir dereceye kadar sonuçları etkileyebilecek hata vardır.
İzlemede pratik ve ulaşılabilir bir yaklaşım için, veri merkezi operatörleri PUE doğruluğundaki ilgili iyileştirmeleri dikkate alarak ölçmenin en yararlı olduğu yeri belirlemelidir.
A. 3 Değerlendirme Frekansları
Değerlendirme döngüsünün minimum sıklığını arttırmak, analiz etmek için daha büyük ve daha doğru bir veri seti sağlar.
Bir veri merkezinin enerji performansını tam olarak anlamak ve başarılı bir şekilde yönetmek için, verimliliklerin nerede elde edilebileceğini belirlemek için, tarihsel trend ve istatistiksel analiz yapılabilmesi için sürekli gerçek zamanlı izleme kullanılmalıdır. Bu yaklaşım, sistem sorunlarını gösterebilecek beklenmedik varyasyonların erken tespit edilmesini de sağlar.
Sürekli gerçek zamanlı izlemenin pratik veya ekonomik olarak mazur görülemediği durumlarda, iç karşılaştırma amaçları için PUE hesaplamasını mümkün olduğunca sık sağlayan ölçümleri yakalamak adına bir çeşit tekrarlanabilir, tanımlanmış süreç bulunmalıdır. Otomatik sistemler kullanılıyorsa, minimum değerlendirme sıklığı günlük olmalıdır.
Her durumda, ölçüm metodolojisi, tanımlandığı kategoriler ve konumlarla tutarlı olacaktır
PUE türevleri
B. 1 Genel
B. 1. 1 PUE türevlerinin amacı
PUE türevleri, en 50600-3-1’de tarif edilenler gibi etkili bir enerji yönetimi sürecini desteklemek için yararlıdır. Her bir türeve, belirli durumu açıklayan özel bilgiler eşlik edecektir.
B. 1. 2 PUE türevlerini kullanma
PUE türevleri belirlenmeli ve aşağıdakilerden biri olacak şekilde belgelenmelidir.
Kısmi PUE (pPUE), bir veri merkezi altyapısı alt kümesinin güç kullanımı etkinliğini açıklar. pPUE, bunlarla sınırlı olmamak üzere aşağıdaki destekleyici verileri içerecektir:
a) Esneklik düzeyi de dahil olmak üzere veri merkezinin sınırları,
b) Paylaşılan kaynakların açık bir listesi,
c) paylaşılan kaynakların miktarını belirlemek için kullanılan değerlendirme yöntemi,
d) diğer tüm PUE destekleyici kanıtlar.
Geçici PUE (iPUE), bir yıldan az bir süre için ölçülen bir PUE’Yİ tanımlar (bkz.B. 2). iPUE unlarla sınırlı olmamak üzere aşağıdaki destekleyici verileri içerecektir:
– Esneklik düzeyi de dahil olmak üzere veri merkezinin sınırları;
– Değerlendirme altındaki zaman aralıkları;
– Tanımlanan aralıklarla var olan tüm diğer PUE destekleyici kanıtlar.
Tasarlanmış PUE (dPUE), bir veri merkezi için işlemden önce veya işlemde belirtilen bir değişiklik için öngörülen PUE’Yİ tanımlar (bkz.C. 4). dPUE unlarla sınırlı olmamak üzere aşağıdaki destekleyici verileri içerecektir:
1) Esneklik düzeyi de dahil olmak üzere veri merkezinin sınırları;
2) Hedef BT yükleri ve çevre koşullarına dayalı geçici PUE ve PUE takvimi;
3) Hedef başlangıç tarihi de dahil olmak üzere operasyondan önce mevcut tüm diğer PUE destekleyici kanıtlar. iPUE, doğrulama için dPUE parametrelerini kullanabilir.
Belirli durumları ve değerleri tanımlamak için şartların ortak kullanımına izin verilir. Bu türevlerin bir örnek kullanımı:
• d/i/pPUE (20XX-08-01:20XX-08-31) = 3,1 [ref.iii]
*[ref.iii] : Veri Merkezinin sınırları, paylaşılan soğutma, alan, fiziksel güvenlik
* %40 BT yükü; çevre koşulları; vb.
B. 2 Geçici PUE
PUE’nin tanımı, PUE’nin yıllık bir rakam olduğunu ve en az bir yıl boyunca BT enerjisinin ve toplam veri merkezi enerjisinin sürekli olarak ölçülmesini gerektirdiğini açıkça göstermektedir. Raporlama, her PUE değerine kendi kategorisi ve ölçüm süresi ile birlikte eşlik etmeyi gerektirir.
Enerji yönetimi amaçları için, tam bir yıldan daha küçük dönemleri ölçmek ve raporlamak yararlı olabilir. Bu değerler “geçici PUE” (iPUE) olarak belirlenecektir. Ayrıca, kategorisi, ölçüm süresi ve yıllık PUE için gerekli olan diğer bağlam ve raporlama bilgileri de eşlik edecektir.
Ölçüm aralığını en aza indirerek, gerçek zamanlı bir iPUE oluşturulabilir.
B. 3 Kısmi PUE (pPUE)
B. 3.1 Genel
PUE, toplam veri merkezi enerjisi kullanılarak tanımlanırken, pPUE, veri merkezinin altyapısının belirli ve belirtilen alt sistemlerinin enerji kullanımı üzerinde belirlenir. Bu alt sistemlerin sınırları veri merkezi içindedir ve pPUE her türlü veri merkezi için uygulanabilir.
Kısmi PUE (pPUE) aşağıdaki gibi hesaplanır:
pPUEsubE + EIT = sub EIT (C.1)
olduğunda
Esub = alt sistemin kWh cinsinden enerji tüketimi (yıllık) ;
EIT = BT ekipmanı kWh cinsinden enerji tüketimi (yıllık).
PUE’de olduğu gibi, pPUE de enerji kullanımı ile ilgilidir ve tam bir ölçüm yılı gerektiren yıllık bir rakamdır. pPUE’nin raporlanması, incelenen alt sistemin veya bölgenin açık bir şekilde tanımlanmasına ek olarak, PUE ile aynı açıklamaları gerektirir. Bir bölge, enerji kullanan ve enerji verimliliğinin incelenmesi gereken anlamlı bir altyapı bileşenleri kümesi içerir.
Bir enerji yönetimi sürecinde yararlı olmak için, alt sistemlerin bölgeleri her bir veri merkezinde tanımlanmalıdır. Elektrik dağıtımı (UPS dahil), hava tutucu ve soğutma günümüzde çoğu veri merkezi için geçerli olan tipik alt sistemlerdir. Formüller (C. 2) ile (C. 4) olarak tanımlanırlar:
pPUEpowerE + EIT = elektrik EIT (C.2) olduğunda
Eelectrical = elektrik sistemlerinin kWh cinsinden enerji tüketimi (yıllık)
pPUEHVAC = EHVAC + EIT (C.3) olduğunda
EHVAC = kWh cinsinden ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinin enerji tüketimi (yıllık)
pPUEcooling E + E = soğutma BT EIT (C.4) olduğunda
Ecooling = Soğutma sistemlerinin kWh cinsinden enerji tüketimi (yıllık)
Bu standart, veri merkezi alt sisteminin toplam enerji kullanımına katkısını analiz etmek, anlamak ve denetlenen alt sistemin enerji verimliliğini artırmak için yararlı pPUE kazanmak amacıyla diğer bölgelerin gerektiği şekilde tanımlanmasına izin verir.
pPUE kavramı (ve bildirilen herhangi bir değer) yalnızca incelenen bir veri merkezinin bölgeleri için geçerlidir. Binanın, veri merkezinin bir bölgesi olmayan bir kısmına bir pPUE uygulamak anlamsızdır.
Özellikle, pPUE’de BT yükü içermeyen bölgeler için bir anlam yoktur (diğer KPI (TPG TEMEL PERFORMANS GÖSTERGELERI) ‘lar uygulanabilir).
pPUE, veri merkezindeki belirli bölgeleri veya BT ekipmanının bulunduğu tesisleri değerlendirmek, hatta kaynakları diğer bölgelerle paylaşmak için de kullanılabilir. Araştırma altında olmayan diğer bölgeler BT ekipmanı içerebilir veya içermeyebilir, ancak bu bölgeler değerlendirmenin bir parçası olarak kabul edilmez. Değerlendirilen bölgenin sınırları en 50600-4-1 uyarınca açıklanacaktır.
Kaynakça
En 50600-2-1, Bilgi teknolojisi-veri merkezi tesisleri ve altyapıları-Bölüm 2-1: Bina inşaatı
EN 50600-2-2: 2014, Bilgi Teknolojisi-veri merkezi tesisleri ve altyapıları-Bölüm 2-2: Güç dağıtımı
En 50600-2-3, bilgi teknolojileri-veri merkezi tesisleri ve altyapıları-Bölüm 2-3: Çevresel kontrol
En 50600-2-4, Bilgi Teknolojisi-veri merkezi tesisleri ve altyapıları-Bölüm 2-4: Telekomünikasyon kablolama altyapısı
En 50600-2-5, bilgi teknolojisi-veri merkezi tesisleri ve altyapıları-Bölüm 2-5: Güvenlik Sistemleri
En 50600-3-1, Bilgi Teknolojisi-veri merkezi tesisleri ve altyapıları-Bölüm 3-1: Yönetim ve operasyonel bilgi
En 50600-4-3, Bilgi teknolojisi-veri merkezi tesisleri ve altyapıları-Bölüm 4-3: Yenilenebilir Enerji Faktörü
CLC / TR 50600-99-1, Bilgi Teknolojisi-veri merkezi tesisleri ve altyapıları-Bölüm 99-1: Enerji yönetimi için önerilen uygulamalar
EN ISO / IEC 13273-2, Enerji verimliliği ve yenilenebilir enerji kaynakları-ortak uluslararası terminoloji
– Bölüm 2: Yenilenebilir enerji kaynakları (ISO / IEC 13273-2)
ISO 26382, Kojenerasyon sistemleri-planlama
Kaptanpaşa Mah. Piyalepaşa Bulvarı, No:77
Famas Plaza B Blok Kat:9 Okmeydanı, Şişli, İstanbul
info@karebil.com • Tel.: +90(0)212 210 49 49 • Faks: +90(0)212 210 49 50