PUE WERT

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PUE Wert durch Kühlung in Rechenzentren senken ist der Job!

PUE Wert ist bei der Kühlung von Rechenzentren wichtig! Rechenzentren sind äußerst energie- und damit kostenintensiv. Um die Effizienz des Energieeinsatzes zu ermitteln, hat sich in der IT-Branche als Bewertungskriterium, ja sogar als Werbeinstrument bei Cloud Computing, der von der The-Green-Grid-Organisation gewählte PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) bzw. dessen Kehrwert Datacenter Infrastructure Efficiency (DciE = 1/PUE) eingebürgert. Allerdings muss man diesen Wert kritisch betrachten, insbesondere dann, wenn jemand behauptet, er hätte durch Einsparmaßnahmen einen PUE-Wert von 1,0 oder gar unter 1,0 erzielt.

Der PUE Wert setzt die insgesamt im Rechenzentrum verbrauchte Energie ins Verhältnis zur Energieaufnahme der Rechner. Je näher der PUE-Wert der Zahl 1 kommt, desto effizienter arbeitet das Rechenzentrum. PUE-Werte von 1,4 sind bereits ausgezeichnet. Der PUE-Wert wird zurzeit so definiert:

PUE = Elektrische Leistung aller Verbraucher [kW] / Elektrische Leistung der IT [kW].

Allein aus dieser Formel geht schon hervor, dass der PUE Wert niemals 1,0 sein kann.

Die Elektrische Leistung aller Verbraucher setzt sich zusammen aus den Leistungen für die Schaltanlagen, Verluste bei der unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), Beleuchtung, die Batterien, die Kühlungen, die Klimaanlage sowie die Energie für alle IT-Geräte, Rechner, Speicher, Telekommunikations- und Peripheriegeräte enthalten.

Mit dem PUE-Kehrwert DCiE-Wert (Datacenter Infrastructure Efficiency) wird der Wirkungsgrad der im Datenzentrum eingesetzten Energie bewertet.

Bei der Berechnung des PUE sollte man stets die auf eine Jahresnutzungszeit gemittelte Leistungsaufnahme in kW oder den jeweiligen tatsächlichen Jahresenergiebedarf in kWh/a der einzelnen Komponenten ansetzen (falls bekannt). Schließlich schwankt die Leistungsaufnahme der IT nutzerbedingt. Zum anderen schwankt die Leistungsaufnahme der Klimatechnik außentemperaturabhängig (ortsbedingt) stark, weil sie zunehmend mit freier Kühlung kombiniert wird. Ein Momentanwert an einem Ort mit niedriger Außentemperatur ergibt einen anderen PUE-Wert als ein Momentan- oder gar Durchschnittswert in einer warmen Klimazone der Erde.

Wird beispielsweise der Energieverbrauch der Klimaanlage durch richtige Kühlung in Rechenzentren verbessert, kann der PUE Wert durchaus von 2,5 auf 1,5 sinken. Das sagt aber nichts darüber aus, ob die günstigste Klimatechnik für das ortsüblichen Außenklima verwendet wurde, ob es dort eine insgesamt energiesparende IT gibt, ob eine sinnvolle, stufenweise aufgeteilte und damit in Teillast nutzbare USV mit einem wesentlich besseren Wirkungsgrad verwendet wird oder ob die Beleuchtung ausgeschaltet wird, wenn sich niemand im Raum befindet. Der Gesamtenergieverbrauch kann also auf verschiedene Arten besonders aber durch Kühlung von Rechenzentren gesenkt werden.

 

 

Jedes nicht installierte kW der IT muss nicht als Wärme per Klimaanlage abgeführt werden und erzeugt auch bei der unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) weniger Verluste. Damit ist die Reduzierung des IT-Energiebedarfs selbst die Voraussetzung für eine Gesamtenergieeinsparung. Somit sagt der PUE-Wert nichts darüber aus, ob er durch eine “bessere” Klimatechnik oder “gute” USV oder gar eine effizientere IT selbst erreicht wurde.

In diesem Beispiel wurde für jede Komponente jeweils der mittlere Jahresleistungswert angesetzt. In zwei Stufen wurden die Komponenten verbessert, an der IT wurde dabei nichts geändert, sodass sich insgesamt eine Einsparung an elektrischer Energie von 57 % ergibt. Wenn man nun in einer dritten Stufe auch noch die Leistung der IT selbst von 30 auf 20 kW verbessert, braucht man natürlich nicht mehr so viel zu kühlen. Daher ergeben sich auch kleinere Werte für die Klimatisierung (a) und die Verlustleistung der USV (c):

PUE Wert

Interessanterweise steigt nun aber, obwohl die Gesamteinsparung höher ist, der PUE Wert von 1,43 auf 1,50. Das sollte beim Lesen eines PUE Wertes zu Denken geben…

Da die Klimatisierung im Serverraum neben der IT selbst der größte Kostenfaktor ist, sollte man meines Erachtens besser einen modifizierten EER-Wert (Energy Efficiency Ratio) betrachten. Efiiziente Kühlung in Rechnzentren ist die Herausforderung.

EERIT= = Mittlerer Jahresverbrauchsleistungswert der IT [kW] / Mittlerer Jahreskühlleistungswert der Klimatechnik [kW].

Dabei ist zu bedenken, dass der reine EER-Wert nichts darüber aussagt, welche tatsächlichen Raumbedingungen bei welcher mittleren Außentemperatur im Vergleichsfall vorliegen. So werden häufig Äpfel mit Birnen verglichen. Wenn beispielsweise jemand bei einem gleichen Kühlsystem und gleicher mittlerer Außenlufttemperatur pro Jahr lediglich die Zulufttemperatur von üblicherweise 18 °C auf die von ASHRAE noch als zulässig empfohlene 25 °C erhöht, verbessert er den EER, nimmt aber in Kauf, dass das Temperaturniveau um die IT herum ständig höher ist. Derzeit gibt es noch keine Langzeiterfahrungen, wie sich das auf die Störanfälligkeit und die Langlebigkeit der IT oder gar auf die Leistungsfähigkeit von dort gelegentlich arbeitenden Personen auswirkt.

(Quelle: Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Loose, Inhaber des Ingenieurbüros Energie.Controlling.Loose, Weilheim)


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