Este artículo tiene como finalidad explicar los términos PUE y DCE (DCiE) actualmente usados en el mundo de los data centers para medir la eficiencia de los mismos.
1. Realidades de los Data Centers.
a) Los Data Centers ocupan 0.1% de espacio de la superficie terrestre.
b) Los Data Centers consumen el 3% de la energía total de la tierra.
c) México es uno de los países con Huella de Carbono más grande (generamos mucho CO2, gas invernadero).
a. La razón, más del 90% de nuestra energía es mediante la quema de combustibles fósiles (gas y diesel).
d) México como país, es uno de los que más contamina el medio ambiente por el tipo de energía eléctrica que tiene.
e) El COSTO de la energía eléctrica en México es varias veces MAYOR a la de Estados Unidos.
f) La CALIDAD de la energía eléctrica en México deja mucho que desear en cuanto a estabilidad y continuidad del servicio.
g) Una aproximación para determinar la capacidad de aire es considerar la capacidad del UPS (uninterruptible power supply por sus siglas en inglés), es decir, si el UPS es de 50 KW la carga máxima a disipar sería de 50KW. Para lograr esa disipación, los equipos de Aire Acondionado de Precision perimetrales consumen aproximadamente la misma cantidad de KW para hacer dicho trabajo.
a. En otras palabras, si se tiene un UPS de 50 KW se necesita una energía igual al UPS para poder enfriarlo. En total se estan consumiendo 100 KW.
b. Esta es una aproximación rápida de diseño, este criterio ha cambiado mucho en los últimos años. Sin embargo mucho de los Data Centers actuales fueron construidos con ese criterio.
2. ¿De dónde surge éste concepto?
En la actualidad los centros de cómputo estan creciendo en capacidad de cómputo, pero a la vez se estan reduciendo en tamaño por la miniaturizacion de los componentes.
Esta situación lleva a tener más calor en menos área/volumen y por lo tanto hace necesario tener equipos de aires acondicionados de mayor capacidad y fuerza. Por lo anterior, desde hace ya algunos años, varias organizaciones se han dado cuenta que a cada crecimiento de energía de los centros de computo se incrementa de igual forma la necesidad de aire refrigerado.
Peor aun, dado que no es posible determinar la velocidad de crecimiento del centro de cómputo. Se ponen UPS grandes y los aires se calculan con respecto a ese UPS para que pueda ir soportando la carga térmica que se genera durante ese crecimiento.
¿Qué es lo que esta pasando?
Que la capacidad de aire es muchas veces mayor al requerimiento térmico real, sin embargo el consumo de los aires acondicionados es real desde el día UNO, y llega a ser muy superior al consumo eléctrico de la carga eléctrica efectiva.
3. ¿Qué es el PUE o DCiE (DCE)?
Dicho lo anterior se ha creado un índice o número que indica que tan EFICIENTE o QUE TAN INEFICIENTE es un centro de cómputo.
PUE quiere decir: Power Usage Efficiency (Número de 1 a infinito, entre mas cercano a uno es mejor)
DCiE Data Center Index Efficiency (un porcentaje entre 0 y 1, entre mas cercano a 1 es mejor)
DCiE es el inverso de PUE. Muchos estan usando más DCiE pues es más entendible.
Si el PUE es 4 el DciE es ¼ =0.25, es decir, que el Data Center opera al 25% de eficiencia.
4. ¿Cómo se obtiene?
Se obtiene midiendo:
A) El consumo de todo el TABLERO GENERAL DE EMERGENCIA del Data Center. Llamemos a esta medición TODO_CC
B) Se mide el consumo de salida de cada UPS que esté disponible en el centro de datos. Llamemos a esta medición TODOS_UPS_SALIDA
PUE = TODO_CC / TODOS_UPS_SALIDA
Podrán observar que siempre TODO_CC > TODOS_UPS_SALIDA por tanto el cociente será siempre un número mayor a 1.
Si todo lo que medimos en TODO_CC fuera igual a TODOS_UPS_SALIDA la división daría 1 y eso significaría que toda la energía que consumimos en el centro de datos está siendo usada por los equipos que alimenta el UPS (generalmente los servidores).
Si no es igual, el número que obtenemos es CUANTAS VECES MÁS energía necesitamos para operar esos servidores.
Si el PUE es 4, quiere decir que necesitamos 4 veces más energía para poder operar-prender dichos servidores.
¿Qué pasa con el DCIE?
DCIE = TODOS_UPS_SALIDA / TODO_CC * 100
Mediante este proceso obtenemos el porcentaje de eficiencia del Data Center, es decir, de toda la energía que se le da al centro de datos, que tanta energía se usa para operar los servidores.
La energía que no se usa para los servidores es energía que se requiere para operar el aire acondicionado , luminarios, pérdidas por calentamiento, etc.
Si el PUE=4 el DCIE es 0.25, es decir, por cada KW de energía que suministramos al data center, solo 0.25 KW son usados por los servidores.
Diagrama esquemático del cálculo.
5. ¿Qué podemos hacer?
No es fácil tener una solución. Pero observen lo siguiente.
Si hacemos crecer el data center en su sistema eléctrico y de aire al mismo tiempo, el PUE sería de 2 y el DCIE sería de 50%. Lo cual es un tanto difícil pero es lo que están tratando en varios lugares.
Otras opciones son usar equipos más grandes en vez de varios pequeños.
- Usar aires acondicionados con ventiladores de velocidad variables y compresores por etapas (Stulz).
- Confinar los gabinetes para no enfriar todo el centro de cómputo, sólo las areas requeridas.
- Confinar adecuadamente el centro de cómputo.
- Subir la temperatura del centro de cómputo. Hoy día ya existen recomendaciones de DELL, HP y SUN para operar los centros de cómputo a 24 grados centigrados. Este cambio en el nivel permite reducir a la mitad el consumo de aires acondicionados.
- Meter recicladores de aire o inyección de aire exterior. Esto es muy práctivo cuando se tienen temperarturas inferiores a los 20 grados centigrados en el exterior. De esta forma se tiene aire refrigerado de manera gratuita.
Como dato, en México existen cuidades que podrían usar este concepto el 70% del tiempo.
6. ¿Qué nos ofrece PUE y DCiE?
- Información de que tan eficiente se esta usando la energía por parte del equipo de telecomunicaciones.
- Dar una idea de la eficiencia general del centro de cómputo a lo largo del tiempo.
- Fijar un punto de partida para determinar el uso racional de la energía existente en un Centro de Procesamiento de Datos.
- Determinar el uso de nuevos modelos de diseño de centros de cómputo.
7. ¿Qué NO ofrece el PUE?
- Determinar el tipo de energía que requiere el Data Center.
- No sirve si solo se toma una medida a la vez. Se requiere medir constantemente y de preferencia por un año.
- TKME lo mide cada 15 minutos y lleva el registro de esta variable día con día!!!! Nadie hace eso.
- No es una medida de eficiencia.
- No sirve para medir productividad.
- No toma en cuenta la redunciancia que esta teniendo, ni el día en que se esta haciendo la medición.
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