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能源議題為重點政策 綠色環保成IT機房顯學

2017-02-08
不管是從電力支出或總體營運的擴充考量,綠色機房已經是企業不得不關注的議題,目前國際間有許多實務指南與能源效率指標,可作為綠色機房改善目標或新建案設計架構的依據,台灣也有產業組織正在設計符合本地需求的自願性PUE量測驗證規章。
氣候變遷及污染問題日益嚴重,環境議題已經刻不容緩,綠色節能也成為各國致力的目標。在台灣,能源議題也是新政府策略重要的一環,除了節能標章推動之外,也要求各級機關學校節約能源,同時推動產業部門節能措施,更預計在2020年之前研訂出政府機關資料中心設置規範,建置以部會為首的共構機房,並且逐步發展雲端資料中心,未來政府部會以及所屬機關現有的272個資訊機房將整併至50個雲端機房以下,目標從PUE 2.0以上降至PUE 1.6以下。政府帶頭節能,更顯現出電力議題的重要性。

另一方面,台灣核能電廠除役計畫也在積極地規劃中,預計核一廠於2018年底除役,二號機也預計在2019年7月停止運轉,未來,電力成本勢必會反映在售價上。對於企業來說,能源問題很可能成為阻礙業務增長與擴張的因素之一,原因是,資料中心向來是企業的用電大戶,如果不能透過節能措施,來減少電力的耗費,企業在業務增長的過程中勢必會需要擴充硬體設備,但此舉卻將帶來更龐大的電費支出,進而影響到企業營運與創新服務的資源。

設計規範及參考指南

不管是從電力支出或總體營運的擴充考量,綠色機房已經是企業不得不關注的議題,目前國際間也有許多實務指南與能源效率指標,可作為綠色機房改善目標或新建案設計架構的依據,舉例而言,台灣最為熟知的能源使用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)就是一項節能的參考指標。PUE是資訊機房總用電量除以IT設備耗電量的比值,主要是用來顯現電力使用效率的狀態。如果所得的值為2,就表示耗損或浪費的電量與IT設備運轉所需的用電量一樣高。如果所得的值是1.0,就表示所有的電力都完全被IT設備運用,而絲毫沒有冷卻或供電系統的耗損。

PUE及DCIE

而資訊機房的總用電量,則是收集IT設備(諸如伺服器、儲存設備、網路設備),電力設備(包含不斷電系統、配電設備、發電機),空調系統(室內空調、冰水主機、水泵浦)以及其他照明、消防以及環控系統的用電總和。一般而言,機房節能措施也會從上述的各個環節著手,伊頓東亞台灣區通路業務協理林展吉指出,正確容量規劃所能帶來的節能效果最大,可節省10%?30%的能耗,而在IT設備方面,伺服器虛擬化雖然不是從設施端來達到省電,但藉由實體伺服器整併,卻可釋放不少電力與空調的容量,對能效改善也有重大的幫助。此外,採用高效能的空調系統與不斷電系統可提升5%至15%的效益,而冷熱通道的部署也有3%至5%的效益。

現階段PUE共可分為五個層級,PUE低於1.25為白金級,PUE介於1.25?1.43間則為黃金級,銀級落在PUE 1.43?1.67的區間,銅級是PUE 1.67?2.0,最基本的認可效率是PUE 2.0至2.5。過往對台灣多數政府機關資訊機房的調查,PUE多為2.0以上,經過多年推廣與實證,包含大專院校以及各領域企業,目前對PUE的要求,普遍落於1.5?1.6之間。

在談及能源使用效率時,資料中心基礎效率(Data Center Infrastructure Efficiency,DCIE)也常被用來作為評估的參考指標,當數字越接近1,表示資料中心浪費的能源越少、運作效率越高,基本上,DCIE是PUE的倒數值,亦即當DCIE大於0.8時就可視為白金級,DCIE介於0.7?0.8則為黃金級,銀級則是介於0.6至0.7間。

Uptime Institute與TIA-942

▲台達關鍵基礎架構事業部資深業務經理林士基指出,台灣智慧能源產業協會下的資料中心基礎設施產業委員會正在著手設計自願性驗證規章,建立台灣PUE量測準則。
在機房的可靠性、可用性的架構設計方面,Uptime Institute所制定的機房建置參考指南以及TIA-942所訂下的基礎設施標準,也是常見被引用的設計依據。國際機房標準機構Uptime Institute 成立於1993年,將機房設計架構共分為4個不同層級,主要是針對電力、冷卻空調、維護以及故障承受力進行區分,Tier 1採單迴路設計,僅需提供空間與電力,確保在正常的辦公時間內不會關閉;Tier 2則要求電源開關及冷卻空調都要有冗餘的容量設計,以提供維護的餘裕,不會因為單一設備故障,而導致IT流程中斷;而Tier 3則必須做到不需要關閉設備即可維護,在面臨停電或水路管線停止供水的情況下,仍可進行維護作業,而不會影響IT服務運行;Tier 4則建立在Tier 3的基礎之上,加入容錯(Fault Tolerance)設計,以N+N的架構,確保不中斷運行。

而TIA-942則是以全方位的角度來思考資料中心電信基礎設施應該如何設計的標準規範。這項規範定義了空調、電力、消防、網路以及實體環境等各個層面,並且將標準要求設為4個Rated等級。Rated 1僅供提供基本的基礎設施,對設備的保護有限,Rated 2開始就有備援機制,例如UPS須採用並聯式,萬一其中一組UPS壞掉,還會有另一組可以接手。Rated 3要求的可靠度就更高,在這個等級中就要求最好是有二個饋電線路。Rated 4的設計就更完善,採用2N或2N+1的機制,即使設備故障,有一半燒掉了,至少還有一半可以使用。

這兩種設計架構驗證在國內都有典型的案例,例如中華電信在去年8月正式啟用的雲端資料中心,就引入了TIA-942-A Rated 4 & Rated 3認證,而台灣大哥大的雲端資料中心則獲得了Uptime Institute的Tier III設計與建置雙認證。

ASHRAE及RCI、RTI

而在冷卻空調與送風方面,美國冷凍空調學會ASHRAE(American Society of Heating, Refrigerating, and Air-condition Engineers)定義了資訊機房最適的溫、濕度條件以及自然冷卻法的空氣潔淨度等級,在設計時也會依照這些建議的條件來規劃,例如溫度介於18℃027℃,相對濕度60% RH及露點溫度在15℃以下,同時空氣潔淨度等級建議為ISO Class 8。


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