专利名称：节能型数据中心及使能源使用效率值小于1的方法
技术领域：
本发明涉及一种数据中心，尤其涉及一种可提供小于I的能源使用效率值的节能型数据中心，并提供小于I的能源使用效率值的方法。
背景技术：
随着科技日新月异的步伐，近年来，网络的普及化造就了许多用户数高达百万，甚至上千万的网站,诸如 Google, Facebook, Yahoo, Youtube, Twitter, Myspace 等等，均为这波网络风潮下所孕育而生的知名网站。这些网站每分每秒都有许多来自世界各地的用户在 浏览或使用，因此，对于架设网站的服务器或是数据中心而言，无疑地将带来很大的负担。因此，这些数据中需要大量的电力，才能维持正常运作，以避免网站的故障。一般而言，传统的数据中心包括基本设施(facility)以及信息科技(IT)的装置，其中，基本设施是用以提供数据中心正常运作的设备，其可包括照明设施、不间断电源供应系统(UPS)、空调设施、或是其它非信息科技的设施等等。而IT装置则为数据中心的主要核心装置，用以存储、处理、运算、或传送网站的所有数据、或程序等等，其可包括服务器、存储装置、网络设备、或电信设备等等。图I显示了现有数据中心及其电源供应系统，如图所示，由电力公司所提供的公用设施电源(utility power) 101可将市电输入至数据中心100中的基本设施103,并由基本设施103吸收部分电力，以利于运作，其中，基本设施103可包括照明设施103a、不间断电源供应系统(UPS) 103b、空调设施103c、或其它非IT设施或上述的任意组合。此外，在市电进入基本设施103之前，可由市电电表102进行量测。接着，剩余的电力会被传送至IT装置105，以提供其所需电力，其中，此数据中心100还包括一 IT用电电表104，其是设置在IT装置105前，借以量测输入IT装置105的电力。其中，IT装置105也包括如上述的服务器105a、网络设备105b、或存储装置105c等等。由上述可知，公用设施电源101所提供的市电A是等于基本设施103所获得的电力B及IT装置105所获得的电力C的总和，也就是，A = B+C。为了有效监控数据中心的能源消耗，现有技术也提供了一能源使用效率(power usage efficiency, PUE)系数，以做为评断能源效率的指标，此能源使用效率等于市电A除以IT装置105的电力C的结果，也就是，PUE = A/C0由于基本设施103会消耗电力B，故IT装置105所获得的电力C必小于公用设施电源101所提供的市电A。换句话说，能源使用效率值(PUE)必然大于1，若此数值越接近1，则表示其能源使用效率越高，损耗较少。根据统计，近年来美国提供数据中心的电力占了全国总消耗电力将近I. 5%，由此可知这些网站的数据中心消耗的电力实为庞大，对于网站企业主而言，每年的电费成本相当可观，因此，各大网站企业主无不积极采取各种手段以提升能源使用效率，例如将数据中心建造于高纬度或高海拔地区，以利用天然的低温环境降低空调所需电力，进而降低基本设施103所需电力B，使得能源使用效率值(PUE)更趋近于I。或者，也有部分企业利用特殊的风扇进行散热，以降低空调的需求。借由上述方式，Google及Facebook等高使用量的龙头网站均已有效将能源使用效率值(PUE)降低至I. I左右的水平，从而降低能源的耗损。纵然如此，在原油日益减少的二十一世纪，电力、能源越显珍贵，因此，提高能源使用效率、降低能源的耗损仍为当务之急。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种可将能源使用效率值降低至I以下的节能型数据中心及使能源使用效率值小于I的方法。本发明的其中一个目的在于降低数据中心的能源使用效率值(PUE)，借以减少市电的使用率，降低能源的损耗，从而达到节能减碳的功效。本发明的另一目的在于提供一种能源使用效率值低于I的节能型数据中心，换句话说，在本发明所提供的数据中内，IT装置所得到的总电力可超过公用设施电源所提供的市电。 为了达到上述目的，本发明提供一种节能型数据中心，其包括一公用设施电源，用以提供市电；一基本设施，电性连结至上述公共设施电源；一再生能源供应装置，电性连结至上述基本设施，用以提供再生能源；一 IT装置，电性连结至上述再生能源供应装置；其中，上述IT装置所接收的电力不低于上述公用设施电源所提供的市电，以使能源使用效率值小于I。在另一观点中，本发明还揭露一种提供小于I的能源使用效率值的方法，其步骤包括借由一公用设施电源传送市电至一基本设施，且部分的市电是被消耗于上述基本设施；利用上述基本设施传送另一部分的市电至一 IT装置；以及利用一再生能源供应装置提供再生能源至上述IT装置；其中，上述IT装置所接收的另一部分市电及再生能源的总和不低于上述公用设施电源所提供的市电，以使能源使用效率值小于I。在又一观点中，本发明再揭露一种提供小于I的能源使用效率值的方法，其步骤包括借由一公用设施电源传送市电至一基本设施，且部分的市电是被消耗在上述基本设施；利用上述基本设施传送另一部分的市电至一 IT装置；以及利用一再生能源供应装置提供部分的再生能源至上述基本设施，并提供另一部分的再生能源至上述IT装置；其中，上述IT装置所接收的另一部分市电及另一部分再生能源的总和不低于上述公用设施电源所提供的市电，以使能源使用效率值小于I。由上述可知，本发明的数据中心还包括一再生能源供应装置，其可电性连结至外部的风力发电机及/或太阳能面板等等，并将再生能源所产生的电力导入数据中心中，借以提供IT装置额外电力，进而降低IT装置对于市电的需求。因此，IT装置所接收到的电力总和将可大于公用设施电源所提供的市电，进而使得能源使用效率值低于I。借由上述设计，若可提供足够的再生能源，则将有效降低市电的使用量、降低电费成本，从而达到节能减碳的功效。以上所述是用以阐明本发明的目的、达成此目的的技术手段、以及其产生的优点等等。而本发明可从以下较佳实施例的叙述并伴随图式及权利要求书使读者得以清楚了解。
图I为现有数据中心及其电力系统的示意图；图2为本发明所揭露的节能型数据中心的示意图；图3为本发明一实施例的步骤流程图；图4为本发明另一实施例的步骤流程图。主要组件符号说明100数据中心101公用设施电源 102市电电表103基本设施103a照明设施103b不间断电源供应系统103c空调设施104IT用电电表105IT 装置105a 服务器105b网络装置105c存储装置200节能型数据中心201公用设施电源202市电电表203基本设施203a照明设施203b不间断电源供应系统203c空调设施204IT用电电表205IT 装置205a 服务器205b网络装置205c存储装置206再生能源供应装置207风力发电机208太阳能面板301-303 步骤401-403 步骤
具体实施例方式本发明将以下述较佳实施例及观点加以叙述，此类叙述是解释本发明的方法，仅用以说明而非用以限制本发明的专利范围。因此，除说明书中的较佳实施例以外，本发明也可广泛实行于其它实施例中。请参阅图2，本图为本发明所揭露的节能型数据中心较佳实施例的示意图。在本图中，此节能型数据中心200包括一公用设施电源201、一市电电表202、一基本设施203、一再生能源供应装置206、一 IT用电电表204以及一 IT装置205。其中，公用设施电源201是如电力公司的电力供应站，其是经由市电电表202电性连结至基本设施203，借以提供市电至此节能型数据中心202。当市电传送至基本设施203时，基础设施203会消耗部分市电，以供应其运作的电力。在本实施例中，基础设施203可包括照明设施203a、不间断电源供应系统203b、空调设施203c等等，以上所列举的设备仅为例示，基础设施203仍可包括其它非IT用的设备。或者，在部分实施例中，基础设施203可不需要空调设施203c或照明设施203a，借以减少能源的损耗，降低市电的使用量，从而利于降低能源使用效率值(PUE)。再生能源供应装置206是电性连结于基础设施203及IT装置205之间，其是用以提供再生能源所产生的电力，如太阳能、风能等等。本发明的再生能源供应装置206可电 性连结至风力发电机207及/或太阳能面板208，借以接收上述装置所产生的电力。本发明的IT装置205可包括服务器205a、网络装置205b、或存储装置205c等等，以提供网站运作。在本实施例中，此再生能源供应装置206所提供的电力主要是用以提供IT装置205，故其可将所有再生能源提供给IT装置205，或是将部分再生能源提供给基础设施203，而另一部分提供给基础设施203，上述两种电力输出方式可基于再生能源供应装置206内部的电路设计所决定，然而，此非本发明的重点所在，故以下将不再赘述。此外，由于再生能源供应装置206是电性连结于基础设施203及IT装置205之间，故其也可用以协助市电的传送。因此，扣除基础设施203所消耗的部分市电后，剩下的另一部分市电可通过再生能源供应装置206传送至IT装置205，以提供电力。换句话说，IT装置205可接收另一部分的市电以及全部或部分的再生能源，而并非如同现有技术一般，仅能接收剩下的另一部分市电。因此，本发明的IT装置205所接收到的电力总和将可高于现有IT装置所接收到的纯市电，而当IT装置205所接收的总电力高于公用设施电源201所提供的市电时，能源使用效率值即可低于I。需注意的是，若欲使IT装置205所接收的总电力高于市电，则再生能源供应装置206所提供的再生能源必须高于基本设施203所接收的总电力。以下举一实施例以更明确地说明假设公用设施电源201所提供的市电量为A，基本设施203所接收的总电力为B，再生能源供应装置206所提供的再生能源为D，而IT装置205所接收的总电力为C。根据能量守衡定律，输入系统的总能量应等于系统输出的总能量。因此，公用设施电源201的市电量A及再生能源供应装置206所提供的电力D的总和应等于基本设施203所消耗的电力B及IT装置205所消耗的电力
C。也就是，A+D = B+C (式I)，另外，能源使用效率的计算公式为PUE = A/C，带入上述的代数关系，即可转换为PUE = (B+C-D)/C (式2)。若欲使PUE值小于1，则B+C-D<C，也就是，B-D < 0，也就是，B < D (式3)。由式3可知，只要基本设施203所接收的电力B不高于再生能源供应装置206所提供的再生能源D，即可达到PUE值小于I的目的。此外，由式2还可得知，当再生能源供应装置206提供的电力D越大时，能源使用效率值的分子越小，越趋近于0，且市电量A也越低。由此可知，当再生能源供应装置206提供越多电力时，公用设施电源201则可降低其提供的市电量，从而达到降低市电使用率、减少电费成本的目的。举例而言，若再生能源供应装置206所提供的电力D为35kW，基本设施203所消耗的电力B为30kW，而IT装置205所消耗的电力C为50kW，则根据式I，可得知公用设施电源201的市电量A为45kW，此时，能源使用效率值PUE = A/C = 45/50 = 0. 9 < 1，进而达到本发明确目的。另外，假如可停止部分基本设施203的用电，如不使用空调等等，则可降低其消耗的电力B为大约25kW或其它不高于30kW的数值，且当IT装置205所消耗的电力C仍为45kW，而再生能源D仍维持35kW时，则根据式1，可得知公用设施电源201所提供的市电量A可降低为35kW，此时，能源使用效率值PUE = A/C = 35/45 = 0. 77。由上述可证实，降低基本设施203的耗电量，即可降低能源使用效率值。在本实施例中，本节能型数据中心200还包括一市电电表202，其是电性连接至公用设施电源201，借以量测其所提供的市电量A。此外，本节能型数据中心200还包括一 IT用电电表204，其是电性连结至IT装置205，借以量测IT装置205所接收的电力C。
请参阅图3，本图是描述本发明节能型数据中心的使能源使用效率值小于I的方法的一实施例，其步骤如下所述。首先，在步骤301中，借由公用设施电源传送市电至一基本设施，且由基本设施吸收部分的市电，以供其维持正常运转。接着，在步骤302中，利用基本设施传送另一部分的市电至一 IT装置，以提供IT装置电力。最后，在步骤303中，利用一再生能源供应装置提供再生能源至IT装置，以增加IT装置所获得的总电力。在本实施例中，IT装置所接收的总电力应不低于公用设施电源所提供的市电，也就是，IT装置所接收的另一部分的市电及再生能源的总和应不低于公用设施电源所提供的市电，以使能源使用效率值小于或等于I。请参阅图4，本图是描述本发明节能型数据中心的使能源使用效率值小于I的方法的另一实施例，其步骤如下所述。首先，在步骤401中，借由一公用设施电源传送市电至一基本设施，且部分市电是被基本设施所吸收。接着，在步骤402中，利用基本设施传送另一部分的市电至一 IT装置，以供应电力。最后，在步骤403中，利用一再生能源供应装置提供部分再生能源至基本设施，并提供另一部分再生能源至IT装置，借以分别增加基础设施及IT装置所获得的总电力。本实施例与图3所示实施例的差异在于，在本实施例中，再生能源供应装置除了供应IT装置能源外，也可供应基本设施能源。需注意的是，IT装置所接收的总电力应不低于公用设施电源所提供的市电，换句话说，IT装置所接收到的另一部分市电及另一部分再生能源总和应不低于公用设施电源所提供的市电，以使所述能源使用效率值小于I，以满足本发明的目的。上述叙述是为本发明的较佳实施例。此领域的技艺者应得以领会其是用以说明本发明而非用以限定本发明所主张的专利权利范围。其专利保护范围当视权利要求书及其等同领域而定。凡熟悉本领域的技术人员，在不脱离本专利精神或范围内，所作的更动或润饰，均属于本发明所揭示精神下所完成的等效改变或设计，且应包括在权利要求书的范围中。
权利要求
1.一种节能型数据中心,其特征在于,所述节能型数据中心包括 一公用设施电源，用以提供市电； 一基本设施，电性连结至所述公共设施电源； 一再生能源供应装置，电性连结至所述基本设施，用以提供再生能源； 一 IT装置，电性连结至所述再生能源供应装置； 其中，所述IT装置所接收的电力不低于所述公用设施电源所提供的所述市电，以使能源使用效率值小于I。
2.如权利要求I所述的节能型数据中心，其特征在于，所述IT装置所接收的电力包括部分的所述市电及部分的所述再生能源。
3.如权利要求I所述的节能型数据中心，其特征在于，所述IT装置所接收的电力包括部分的所述市电及所有所述再生能源。
4.如权利要求I所述的节能型数据中心，其特征在于，所述再生能源不低于所述基本设施所消耗的电力，以利所述IT装置所接收的电力不低于所述公用设施电源所提供的所述市电。
5.如权利要求I所述的节能型数据中心，其特征在于，所述能源使用效率值为所述公用设施电源所提供的所述市电除以所述IT装置所接收的电力。
6.如权利要求I所述的节能型数据中心，其特征在于，所述再生能源供应装置是电性连结至一风力发电机、一太阳能面板或其组合。
7.如权利要求I所述的节能型数据中心，其特征在于，还包括一市电电表，电性连结至所述公用设施电源，借以量测所述市电。
8.如权利要求I所述的节能型数据中心，其特征在于，还包括一IT用电电表，电性连结至所述IT装置，借以量测所述IT装置所接收的电力。
9.一种提供小于I的能源使用效率值的方法，其特征在于，所述方法的步骤包括 借由一公用设施电源传送市电至一基本设施，且部分的所述市电是被消耗于所述基本设施； 利用所述基本设施传送另一部分的所述市电至一 IT装置；以及 利用一再生能源供应装置传送再生能源至所述IT装置； 其中，所述IT装置所接收的另一部分所述市电及所述再生能源确总和不低于所述公用设施电源所提供的所述市电，以使所述能源使用效率值小于I。
10.如权利要求9所述的提供小于I的能源使用效率值的方法，其特征在于，所述能源使用效率值为所述公用设施电源所提供的所述市电除以所述IT装置所接收的所述再生能源及另一部分的所述市电的总和。
11.如权利要求10所述的节能型数据中心提供小于I的能源使用效率值的方法，其特征在于，所述再生能源不低于所述基本设施所消耗的电力，以利所述IT装置所接收的所述另一部分市电及所述再生能源的总和不低于所述公用设施电源所提供的所述市电。
12.—种节能型数据中心的提供小于I的能源使用效率值的方法，其步骤包括 借由一公用设施电源传送市电至一基本设施，且部分的所述市电是被消耗于所述基本设施； 利用所述基本设施传送另一部分的所述市电至一 IT装置；以及利用一再生能源供应装置传送部分的再生能源至所述基本设施，并传送另一部分的再生能源至所述IT装置； 其中，所述IT装置所接收的所述另一部分市电及所述另一部分再生能源的总和不低于所述公用设施电源所提供的所述市电，以使所述能源使用效率值小于I。
13.如权利要求12所述的节能型数据中心的提供小于I的能源使用效率值的方法，其中所述能源使用效率值为所述公用设施电源所提供的所述市电除以所述IT装置所接收的所述另一部分再生能源及所述另一部分市电的总和。
全文摘要
本发明主要提供一种节能型数据中心，其包括一公用设施电源，用以提供市电；一基本设施，电性连结至公共设施电源；一再生能源供应装置，电性连结至基本设施，用以提供再生能源；一IT装置，电性连结至再生能源供应装置；其中，上述IT装置所接收的总电力不低于公用设施电源所提供的市电，以使能源使用效率值小于1，进而达到节能减碳的功效。
文档编号G06Q10/00GK102799943SQ20111034485
公开日2012年11月28日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年5月27日
发明者斯兴中, 曾旭东 申请人:大中华云端计算股份有限公司