TW201249055A - Green data center and the method for achieving power usage efficiency less than 1 - Google Patents

Description

201249055 . 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種資料中心’特別係關於一種可提供 小於ί之能源使用效率值之節能型資料中心，並提供小於 1之能源使用效率值之方法。 【先前技術】 隨著科技日新月異的步伐，近年來，網路的普及化造 就了 β午夕用戶數尚達百萬，甚至上千萬的網站，諸如

Google, Facebook，Yahoo，Youtube，Twitter，MySpace 等 等，均為這波網路風潮下所孕育而生的知名網站。這些網 站每分每秒都有許多來自世界各地的用戶在瀏覽或使用， 因此，對於架設網站的伺服器或是資料中心而言，無疑地 將帶來很大的負擔H這些資料中需要大量的電力， 才月b維持正常運作，以避免網站的故障。 -般而言’傳統的資料中心包含基本設施（faeiHty)以 及資訊科技στ)之裝置，其中，基本設施係用以提供資料 中心正常運作线備’其可包含··照明設施、不斷電電源 =系統叫空調設施、或是其他非資訊科技之設施 。而IT裝置則為資料中心之主要核心裝置，用以儲 =Hit算'或傳送網站的所有資料、或程式等等， ;可包含：饲服器、儲存裝置、網路設備、或電信設備等 所 第一 示， 圖係顯示習知資料中, 由電力公司所提供 l及其電源供應糸統，如圖 的公用設施電源（Utility 201249055 power)l〇l可將市電輸入至資料中心1〇〇中的基本設施 103 ’並由基本設施i 吸收部分電力，以利於運作，其中， 基本設施103可包含照明設施103a、不斷電電源供應系統 (UPS) 103b、空調設施103c、或其他非IT設施或上述之任 意組合。此外’在市電進入基本設施1〇3之前，可由市電 電表102進行量測。接著，剩餘的電力會被傳送至ΙΤ裝置 105以·^供其所需電力’其中’此資料中心1〇〇更包含一 IT用電電表104,其係設置在ΙΤ裝置1〇5前，藉以量測輸 入IT裝置105之電力。其中，Ιτ裝置1〇5亦包含如上述 之伺服器105a、網路設備i〇5b、或儲存裝置i〇5e等等。 由上述可知，公用設施電源101所提供的市電A係等 於基本設施103所獲得的電力B及Ιτ裝置1〇5所獲得的 電力C之總和，亦即，A=B + C。為了有效監控資料中心的 能源消耗，習知技術亦提供了一能源使用效率（p〇wer usage efficiency，PUE)係數，以做為評斷能源效率的指標，此能 源使用效率係等於市電A除以Ιτ裝置1〇5之電力c之結 果，亦即，PUE=A/C。由於基本設施1〇3會消耗電力Β， 故IT裝置1 〇5所獲得之電力c必小於公用設施電源】w 所提供之市電A。換言之，能源使用效率值（puE)必然大於 1，右此數值越接近1，則表示其能源使用效率越高，損耗 較少。 、 根據統計，近年來美國提供資料中心的電力佔了全國 總消耗電力將近1.5〇/〇,由此可知這些網站的資料中心消耗 的電力貫為龐大，對於網站企業主而言，每年的電費成本 201249055 相當可觀’因此’各大網站企業主無不積極採取各種仔 以提升能源使用效率，例如：將:#料中心建造於高緯度或 面海拔地區’以利用天然的低溫環境降低空調所需電力， 進而降低基本㈣1G3所需電力B，使得能源使用值 (酬)更趨近於卜或者’亦有部分企業利用特殊的風扇進 行散熱，嘛空調的需求。藉由上述方式，⑽咖及

Facebook等高使用量的龍頭網站均已有效將能源使用效 率值（PUE)降低至1.1左右的水準，從而降低能源的耗損。 縱然如此，在原油日益減少的二十一世紀’電力、处 源越顯珍貴，因此，提高能源使用效率、降低能源的耗: 仍為當務之急。 、 【發明内容】 有鑑於此，本發明提供一種可將能源使用效率值降低 至1以下的節能型資料h及使能源使用效率值小於】之 方法。 本發明之-目的在於降低資料中心的能源使用效率值 (PUEi，藉以減少市電的使用率，降低能源的損耗，從而 達到郎能減碳的功效。 杨明之另—目的在於提供—種能源使用效率值低於 W能型"中心’換言之，在本發明所提供的資料中 内’IT裝置所得到的總電力可超過公用設施電源所提供之 市電。 、、為了達到上述目的，本發明提供一種節能型資料中 其0 3 ·—公用設施電源，用以提供市電；一基本設 201249055 她，電性連結至上述公共設施電源；一再生能源供應裝置， 電性連結至上述基本設施，用以提供再生能源；一 ιτ裝 置’電性連結至上述再生能源供應裝置；其中，上述汀 裝置所接收之電力不低於上述公用設施電源所提供之市 電’俾使能源使用效率值小於1。 於另一觀點中，本發明更揭露一種提供小於丨之能源 使用效率值之方法，其步驟包含：藉由一公用設施電源傳 電至一基本設施，且部分之市電係被消耗於上述基本 "又％，利用上述基本設施傳送另一部份之市電至一 IT裝 、及利用再生旎源供應裝置提供再生能源至上述Ιτ ^八中上述1Τ裝置所接收之另一部份市電及再生能 源之〜、和不低於上述公用設施電源所提供之 源使用效率值小於丨。 千使月b 借用一觀點中’本發明再揭露一種提供小於1之能源 率值之方法，其步驟包含：藉由—公用設施電源傳 本設施，且部分之市電係被消耗於上述基本 述基本設施傳送另一部份之市電至一 IT裝 上利用一再生能源供應裝置提供部分之再生能源至 =基本設施’並提供另一部份之再生能源至上述汀裝 再Π之装置所接收之另一部份市電及另一部份 俾使能源使用效率值小電源所提供之市電， ，二7:，本發明之資料中心更包含-再生能源供 應裝置，其可電性連結至外部的風力發電機及/或太陽能面 201249055 •板等等並將再生能源所產生的電力導入資料中心中，藉 •以提供it裝置額外電力’進而降低ιτ裝置對於市電的需 长因此’ IT裝置所接收到的電力總和將可大於公用設施 電源所提供的市電’進而使得能源使用效率值低於！。藉 由上述5又计，若可提供足夠的再生能源，則將有效降低市 電的使用量、降低電費成本，從而達到節能減碳的功效。 以上所述係用以闡明本發明之目的、達成此目的之技 f手段、以及其產生的優點料。而本發明可從以下較佳 貫轭例之敘述並伴隨後附圖式及申請專利範圍使讀者得以 清楚了解。 【實施方式】 .本發明將以下述較佳實施例及觀點加以敘述，此類敘 述係解釋本發明之方法，僅用以說明而非用以限制本發明 之申請專利範圍。因此，除說明書中之較佳實施例以外， 本發明亦可廣泛實行於其他實施例中。 '•月參閱第二圖’本圖顯示了本發明所揭露之節能型資 料中心較佳實施例之示意圖。於本圖中，此節能型資料中 心200包含：一公用設施電源2〇卜一市電電表2〇2、一基 本設施203、一再生能源供應裝置2〇6、一汀用電電表2〇4 以及一 IT裝置205。其中，公用設施電源201係如電力公 司之電力供應站，其係經由市電電表202電性連結至基本 設施203，藉以提供市電至此節能型資料中心2〇2。當市電 傳送至基本設施203時，基礎設施203會消耗部分市電， 以供應其運作的電力。於本實施例中，基礎設施203可包 201249055 含照明設施203a、不斷電電源供應系統203b、空調設施 203c等等’以上所列舉之設備僅為例示，基礎設施2〇3仍 可包含其他非IT用的設備。或者，於部分實施例中，基礎 設施203可不需要空調設施2〇3c或照明設施2〇3a，藉以 減少能源的損耗，降低市電的使用量，從而利於降低能源 使用效率值（PUE)。 再生此源供應裝置206係電性連結於基礎設施203及 IT裝置205之間，其係用以提供再生能源所產生的電力， 如.太陽能、風能等等。本發明之再生能源供應裝置2〇6 可電性連結至風力發電機207及/或太陽能面板2〇8，藉以 接收上述裝置所產生的電力。本發明之IT裝置2〇5可包含 伺服器205a、網路裝置205b、或儲存裝置2〇父等等，以 提供網站運作。於本實施例中，此再生能源供應裝置2〇6 所提供之電力主要係用以提供IT裝置2〇5，故其可將所有 再生能源提供給IT裝置205 ’或是將部分再生能源提供給 基礎設施203,而另一部份提供給基礎設施2〇3，上述兩種 電力輸出方式可基於再生能源供應裝置2〇6内部的電路設 計所決定，惟，此非本發明之重點所在，故以下將不再贅 述。此外，*於再生能縣應|置雇係電性連結於基礎 設施20…T裝置205之間，故其亦可用_市電的傳 [因此，扣除基礎設施203所消耗的部分市電後，剩下 的另一部份市電可透過再生能源供應裝置2〇6傳送至工丁 裝置205，以提供電力。 換句話說，π裝置2〇5可接收另—部份的市電以及全 201249055 •部或部分的再生能源’而並非如同習知技術一般，僅能接 •收剩下的另-部份市電。因此，本發明之ιτ裝置2〇5所接 收到的電力總和將可高於習知ΙΤ裝置所接收到的純市 電而β IT H 205所接收的總電力高於公用設施電源 201所提供的市電時，能源使用效率值即可低於卜需注意 者為、’若欲使IT裝置205所接收之總電力高於市電，則: 生能源供應裝置206所提供之再生能源必須高於基本設施 2〇3所接收之總電力。以下舉一實施例以更明確地說明： 假設公用設施電源201所提供的市電量為A，基本設施2〇3 所接收之總電力為B，再生能源供應裝置2〇6所提供的再 ，能源為D，而IT裝置205所接收的總電力為c。根據能 量守衡定律，輸入系統之總能量應等於系 量。因此，公用設施電源201之市電量A及再生能源= 裝置206所提供之電力D的總和應等於基本設施2〇3所消 耗的電力B及IT裝置205所消耗的電力c。亦即，a+d=b + c (式1)，又，能源使用效率之計算公式為PUE= A/c，帶入 上述之代數關係，即可轉換為PUE=(B+C-D)/C(式2)。若 欲使PUE值小於1，則B+C-DSC，亦即，B-dso,亦即， BSD(式3)。由式3可知，只要基本設施2〇3所接收的電 力B不高於再生能源供應裝置206所提供之再生能源D， 即可達到PUE值小於1之目的。此外，由式2更可知系， 當再生能源供應裝置206提供之電力d越大時，能源使^用 效率值的分子越小’越趨近於0 ’且市電量A亦越低。由 此可知，當再生能源供應裝置206提供越多電力時，公用 10 201249055 達到降低市 設施電源201則可降低其提供之市電量，從而 電使用率、減少電費成本之目的。 舉例而言，若再生能源供應裝置206所提供 為35kW，基本設施2〇3所消耗的電力3為〇 裝置205所消耗的電力c為5〇 kw，則根據式！，可 公用設施電源2()1之市電量“45kw，此時，能源:° 效率值PUE= A/C= 45/5〇= 〇9<1，進而達到本發明之目 的。另外，假如可停止部分基本設施2〇3之用電，如. 使用空調等等，則可降低其消耗之電力B為大約h kw或 其他不高於30 kW之數值，且當IT裝置2〇5所消耗的^ 力C仍為45kW，而再生能源D仍維持35kw時，則根據 式1，可得知公用設施電源201所提供之市電量A可降低 為35 kW’此時，能源使用效率值PUE= A/C= 35/45=〇 77。 由上述可證實，降低基本設施2〇3之耗電量，即可降低能 源使用效率值。 於本實施例中，本節能型資料中心200更包含一市電 電表202 ’其係電性連接至公用設施電源2〇1，藉以量測其 所提供之市電量A。此外，本節能型資料中心2〇〇亦包含 一1T用電電表204，其係電性連結至IT裝置205，藉以量 測IT裝置205所接收之電力c。 明參閱第二圖’本圖係描述本發明節能型資料中 心之 使能源使用效率值小於1之方法之—實施例，其步驟如下 所述。首先，於步驟3 01中’藉由公用設施電源傳送市電 至一基本設施，且由基本設施吸收部分之市電，以供其維 201249055 運轉。接著，於步驟搬t，利用基本設施傳送另 伤之市電至一 it裝置’以提供Ιτ裝置電力。最後， 中，利用—再生能源供騎置提供再生能源至 、，以增加IT裝置所獲得之總電力。於本實施例中， IT裝置所接收之總電力應不低於公用㈣電源所提供之 市電亦即，IT裝置所接收的另一部份之市電及再生能源 之總和應不低於公用設施電源所提供之市電，俾使能源使 用效率值小於或等於J。 凊參閱第四圖，本圖係描述本發明節能型資料中心之 使能源使用效率值小於i之方法之另—實施例，其步驟如 下所述首先’於步驟401巾，藉由一公用設施電源傳送 =電至一基本設施，且部分市電係被基本設施所吸收。接 著，於步驟402中’利用基本設施傳送另一部份之市電至 一 IT裝置，以供應電力。最後，於步驟4〇3中，利用一再 生能源供應裝置提供部分再生能源至基本設施，並提供另 一部份再生能源至IT裝置，藉以分別增加基礎設施及IT 裝置所獲得之總電力。本實施例與第三圖所示實施例的差 異在於，於本實施例中，再生能源供應裝置除了供應ΙΤ 裝置能源外，亦可供應基本設施能源。需注意者為，ΙΤ裝 置所接收之總電力應不低於公用設施電源所提供之市電， 換έ之’ IT裝置所接收到的另一部份市電及另一部份再生 能源總和應不低於公用設施電源所提供之市電，俾使該能 源使用效率值小於1，以滿足本發明之目的。 上述敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者 12 201249055 應得以領會其係用w % ηα 1 張之專利權利範圍。：專明而非用以限定本發明所主 範圍及其等同領域而定。凡熟悉 離本專利精神戋|纟If! β 5 技涛者，在不脫 W次範圍内，所作之更動 明所揭示精神下所6 ★松， 巧屬於本發 卜所几成之專效改變或設計， 述之申請專利範圍内。 且應包3在下 【圖式簡單說明】 第圖係顯示習知資料中心及1雷^γ多^ Μ竹Τ ^ 冤力系統之示意圖；

第二圖係顯示本發明所揭露之節能型資料中心之示魚 圖； / W 第三圖係顯示本發明一實施例之步驟流程圖. 第四圖係顯示本發明另一實施例之步驟流程圖。 【主要元件符號說明】 103c空調設施 104 IT用電電表 105 IT裝置 l〇5a伺服器 105b網路裝置 105c儲存裝置 200節能型資料中心 2 01公用設施電源 202市電電表 2 0 3基本設施 203a照明設施 13 201249055 203b不斷電電源供應系統 203c空調設施 204 IT用電電表 205 IT裝置 205a伺服器 205b網路裝置 205c儲存裝置 206再生能源供應裝置 207風力發電機 208太陽能面板 301-303 步驟 401-403 步驟 14

Claims (1)

1. 201249055 七、申请專利範圍： 1. 一種節能型資料中心，其包含： 一公用設施電源，用以提供市電； 基本《•又知，電性連結至該公共設施電源； 一再生能源供應裝置’電性連結至該基本設施，用以提 供再生能源； 一 it裝置，電性連結至該再生能源供應裝置； 其中’ δ亥IT裝置所接收之電力不低於該公用設施電源 所提供之該市電’俾使能源使用效率值小於1。 2 ·如申明專利範圍第1項所述之節能型資料中心，其中該 ΪΤ裝置所接收之電力包含部分之該市電及部分之該再 生能源。 3. 如申叫專利範圍第丨項所述之節能型資料中心，其中該 ΪΤ裝置所接收之電力包含部分之該市電及所有該再生 能源® 4. 如申請專利範圍第丨項所述之節能型資料中心，其中該 再生此源不低於該基本設施所消耗之電力，以利該IT 裝置所接收之電力不低於該公用設施電源所提供之該 市電。 5. 如申凊專利範圍第1項所述之節能型資料中心’其中該 15 201249055 能源使用效率值為該公用言免施電源所提供之該市 以該it裝置所接收之電力。 承 6. 如申請專利範圍帛！項所述之節㉟型資料中心，其中該 再生能源供應裝置係電性連結至一風力I電機、—太 能面板或其組合。 7. 如申凊專利fe圍第1項所述之節能型資料中^，更包含 市電電表’電性連結至該公用設施電源，藉以量測該 市電。 8. 如申請專利範圍第i項所述之節能型資料中心，更包含 一 IT用電電表，電性連結至該j丁裝置，藉以量測該汀 裝置所接收之電力。 9. -種提供小於丨之能源使用效率值之方法，其步驟包 含： 藉由一公用設施電源傳送市電至一基本設施，且部分之 該市電係被消耗於該基本設施； 利用忒基本没施傳送另一部份之該市電至一 ιτ裝置； 以及 利用一再生能源供應裝置傳送再生能源至該汀裝置； 其中’ 5亥IT I置所接收之另—部份該市電及該再生能 源之總和不低於該公用設施電源所提供之該市電，俾使 16 201249055 該能源使用效率值小於1。 10. 如申請專利範圍第9項所述之提供小於1之能源使用效 率值之方法’其中該能源使用效率值為該公用設施電源 所提供之該市電除以該Ιτ裝置所接收之該再生能源及 另一部份之該市電之總和。 11. 如申請專利範圍第1〇項所述之節能型資料中心之提供 小於1之能源使用效率值之方法，其中該再生能源不低 於该基本設施所消耗之電力，以利該ΙΤ裝置所接收之 該另一部份市電及該再生能源之總和不低於該公用設 施電源所提供之該市電。 之能源使用效率值 12. —種節能型資料中心之提供小於 之方法’其步驟包含： 藉由一公用設施電源傳送市電至一基本設施，且部分之 該市電係被消耗於該基本設施； 利用該基本設施傳送另一部份之該市電至一汀 以及 、， 利用一再生能源供應裝置傳送部分之再生能源至該基 本設施’並傳送另—部份之再生能源至該ITU; 土 其中’該π裝置所接收之該另一部份市電及該另二部 份再生能源之總和不低於該公用設施電源所提供之該 市電，俾使該能源使用效率值小於i。 Λ 17 201249055 13 ’如申明專利範圍第〗2項所述之節能型資料中心之提供 小於1之旎源使用效率值之方法，其中該能源使用效率 值為该公用设施電源所提供之該市電除以該it y置所 接收之該另〆部份再生能源及該另—部份;電之總和。 18