如今，在数据中心行业中有很多关于PUE（能源使用效率）的讨论。虽然越来越多的人想知道他们的数据中心的PUE值是多少，但也有很多人认为他们已经知道PUE是什么。还有一些企业希望改进其PUE值，并计划对此投资改进。所有这些努力都很棒。然而，机柜里却有一个“怪物”，有些人没有很好地理解，或者至少没有尝试去理解。这个怪物的名字是“功率因数”。
　　
　　那么，什么是功率因数？
　　
　　功率因数是在任何给定的时刻，有功功率（或千瓦，兆瓦等）除以视在功率（或千伏安，兆伏安等）的比值。正如我们从学校那里所学的知识，功率等于电压乘以电流。那么，P=VA，换句话说，也就是1W=1VA。
　　
　　这个怪物在哪里？
　　
　　这个怪物出现在有交流（AC）供电系统而不是直流（DC）系统，并且其负载不是单纯的电阻。如果负载为100％的电阻，则上述公式是正确的，其中1W=1VA，尽管负载由交流电馈送电源。
　　
　　在计算交流电源环境中的电流和电压时，人们使用所谓的有效值RMS（也称之均方根值）来衡量。简而言之，RMS表明等效于在直流电源产生的功率，相当于在相同的电阻负载上在正弦波形交流电的一个周期内内提供完全相同的能量。
　　
　　因此，这意味着当人们谈论230V交流电源时，其峰值电压不是230V，而是高达325V的电压，其电压有效值为230V，这与上述的原理相同。
　　
　　当负载并不是100％的电阻时，这个怪物将会从机柜中挣脱出来，开始咆哮。数据中心的主要负载是开关电源。他们大多数采用AC/DC电源变换器和电容器。因此，它是一种容性负载。而大多数空调，冷水机组和其他基础设施元件都是感性负载。这是因为它们采用了大量的电感线圈。
　　
　　电容负载产生负的功率因数，感性负载产生正的功率因数。这与电源的好坏无关。在第一种情况下，电流是领先于电压对电容器充电。在第二种情况下，由于线圈的自动感应现象，电流总是滞后电压。
　　
　　因此，如果将大容量电容器连接到交流电源，则在充电和放电时会有电流。因此，电压乘以电流将高于零。有趣的是，其功率消耗平均为零，也就是不做功，这是因为电容器将其存储的能量就像感性线圈一样可以将电能返回到电网（在该过程中使用的唯一有效能量将是线圈上的电阻分量上的功率损耗）。
　　
　　如何测量PUE
　　
　　以下有两种方法来测量PUE：
　　
　　1.以有功功率单位瓦特来测量IT负载时，PUE值等于数据中心设备总功率除以IT负载总功率。
　　
　　2.以有功功率单位瓦特测量非IT负载时，PUE值等于将数据中心负载总功率减去IT负载功率所得的结果除以IT负载总功率。
　　
　　选择更多的方式取决于更方便的测量措施。例如，如果有可靠的测量IT负载（瓦）的方法可以使用第一种方法。如果没有方便的方式来测量IT负载（以瓦特为单位），则可以测量非IT负载，使用第二种方法。
　　
　　关键是使用正确的计量单位（采用有功功率的单位瓦特，而不是视在功率的单位伏安），并避免公式中的任何错误（例如忘记添加一个或多个机架或基础设施组件的功率测量或多次添加）。
　　
　　有趣的是，在计算PUE时，几乎每个人都使用第一种方法。他们大多数都是这样做的，因为已经有很多测量工具了。例如，每个IT负载机架都具有用于计费和/或监视目的的计量PDU（配电单元），而不是风扇，空调和其他基础设施设备。他们做的是添加所有这些设备，以获得整个IT负载值。然后，他们将整个数据中心设施的负载量除以计算的IT总负载。
　　
　　然而，这是怪物开始取笑这些人。其原因是：他们使用错误的计量单位。大多数机架PDU的测量电流值有误差，人们知道，安培乘以伏特不会得出有功功率单位瓦特，而是视在功率伏安，并且数值更高。此外，大多数机架PDU的精度为1A或10％（以较大者为准），因此可以想像使用此方法计算的数据并不准确！
　　
　　可以原谅大多数人这样做，因为他们不知道有功率因数这个“怪物”，但不能原谅任何知晓功率因数的人却在隐藏真实的数值。这很不公平。由于现代电源的功率因数达到了0.85-0.95，如果仅用测量电流（A）并乘以总电压，则可以达到实际值的1.18倍。
　　
　　一个更简单的例子是采用交流230V电源的数据中心，其使用1MW的总负载，而IT负载为700kW，而空调，风扇和其他设施使用的则为300kW。在这种情况下，所得的PUE为1.43。现在想象如果使用第一种方法来计算PUE。如果从所有机架中获得所有电流，并且其负载功率因数为0.85，那么将获得3580A的电流。
　　
　　记住在这一刻，人们可能不知道（或者还没有意识到）功率因数。假设如果电流乘以230V，将获得IT负载（实际认为这是两个等于3）。所以计算3580x230=823.4kW，如果这样计算PUE，我们将得到1MW/823.4kW=1.22。
　　
　　这个“怪物”就是功率因数。如果你认为是这个的话，你的“PUE”将是1.22而不是真正的1.43。其结果很不一样，此外，读取的读数越多，组合错误越大。如果每个PDU都有0.1A的错误，并且其数据中心机架电流累计平均为10A，则在计算总安培时可能会有1％的误差。人们也可能忘记添加其中一些读数或多次添加读数。这是非常可能的，因为会有这么多的错误！另外，人们可能不知道具备1％精度的PDU在市场是比较少见的，并且也十分昂贵。那么企业很有可能安装精度为1A或10％（以较高者为准）的PDU。因此这些PDU的读数不一定那么精确。
　　
　　推荐的方法
　　
　　在托管数据中心，决定在测量PUE时使用第二种方法。为此安装精确而强大的仪表来测量除了IT负载以外的其他负载功率。这包括在UPS和每个配电柜接入的11kV电源。技术人员将IT负载配电屏与所有其他基础设施配电屏分开，因此可以减掉其他基础设施使用的正确数量的功率，并将其从输入功率中减去，以便获得IT负载功率的确切数字。然后，再将数据中心总功率除以基础设施使用的总功率。
　　
　　这很简单。更重要的是，它更精确。这测量出的PUE平均水平仍然是令人印象深刻的1.2。只需添加和减去几个读数，就可以将误差降至最低。因此可以自豪地声称所测出的PUE真的是1.2。例如，如果使用第一种计算方法，所计算出的“PUE”将为1.06或甚至小于1（这是不可能的）。
　　
　　对于数据中心所有者来说，提出一点建议：尽管许多PUE“改进者”真的可以改善PUE值，但并不意味着他们会将其提高到他们所说的水平。企业在签订合同并进行审核时，请确保始终以PUE计算的目的用W来衡量功率（而不是VA）。
　　
　　如果做的好的话，那么机柜中的这个怪物永远是微笑的朋友！
　　
　　编译：Harris