Power Usage Effectiveness (PUE) & Water Usage Effectiveness (WUE)とは ?

PUE(電力使用効率)とWUE(水使用効率)は、電力予算のうち、IT以外のインフラ、特に冷却によって消費される割合を示します。

Power Usage Effectiveness (PUE) 電力使用効率は、データセンターのエネルギー効率を測定するために用いられる指標です。これは、施設全体のエネルギー消費量とIT機器が使用するエネルギーの比率として算出されます。PUEの値が低いほど、データセンターのエネルギー効率が高く、冷却や照明、その他の間接的な消費に費やされるエネルギーが少ないことを示します。

  • PUE = 施設全体の電力消費量 ÷ IT機器の電力消費量
  • PUEが1.0ということは、すべてのエネルギーがIT機器に供給されていることを意味し、理想的な状況です。

Water Usage Effectiveness (WUE) 水使用効率とは、データセンターが冷却用に水をどの程度効率的に使用しているかを測定する指標です。これは、年間の使用水量とIT機器の消費電力の比率として算出されます。

  • WUE = 年間の水使用量 ÷ IT機器の電力消費量
    • 年間の水使用量 = 冷却(蒸発式冷却塔、加湿など)のために消費された全水量
    • IT機器の電力消費量 = サーバー、ストレージ、ネットワーク機器が消費する電力
  • WUEの値が低いほど良い。これは、データセンターが水を効率的に使用していることを意味します。

データセンターの冷却を最適化することが、PUEとWUEの改善に不可欠な理由は何か?

  • データセンターにおいて、冷却はIT以外のエネルギー負荷の中で最大の割合を占めています。
    • 熱帯気候では、年間を通じて気温が高いため、ITサーバーを安全な動作範囲内に維持するために必要な冷却量が増加します。
  • したがって、データセンターの冷却を最適化することは、PUEおよびWUEに直接的な影響を与えます。
  • クラウドサービスの需要増加、5Gの普及、AIの導入により、サーバーの需要が高まっています。
  • これにより発熱量が増加し、IT機器の過熱を防ぐために冷却用の追加電力が必要となります。
  • 安全上の理由から、大規模なデータセンターでは通常、IT負荷の1.2倍から1.3倍に相当する余剰冷却能力を確保しています。
    • つまり、IT負荷が増加するにつれて、冷却能力や効率が不十分だと、冷却エネルギーの消費量がITエネルギーの消費量よりも急速に増加し、その結果、PUE(データセンターの冷却システムの設計によってはWUEも)が高くなってしまうということです。

データセンターの冷却性能に影響を与える要因
およびそれらに対処するための対策

データ需要の急増に伴い、データセンター運営者は冷却インフラの拡張と最適化に対する必要性をますます強く感じています。これらの課題は多面的であり、以下にあるように、容量の拡張性、エネルギー効率、信頼性、そして持続可能性に及びます。

これに対し、当社は、こうしたデータセンターの冷却課題に対処するための的を絞った戦略を提供しています。数十年にわたる集中的な研究開発、世界的な拠点ネットワーク、そしてエネルギー効率の高い換気に関する深い専門知識を背景に、当社は冷却性能を最適化し、エネルギー消費を削減し、PUEおよびWUEを測定可能なレベルで改善するソリューションをお届けします。

高密度ラックにおける
スペースの制約

データ需要の増加に伴い、ラックの密度が高まり、より狭い空間に熱が集中するようになっています。これにより、安定した温度を維持するためには、より強力なラック内冷却が必要となります。これがなければ、エネルギーと水の使用量が増加し、最終的にはPUEとWUEの両方が悪化することになります。

この課題に対処するには……

老朽化した冷却設備

従来の冷却システムは、最新のソリューションに比べてエネルギー効率が著しく劣ります。多くの場合、一定速度で運転を行うため、負荷が低い状況ではエネルギーを浪費し、温度や風量の制御精度も不十分です。その結果、冷却が過剰になったり不均一になったりするため、設定条件を維持するためにシステムの稼働時間が長くなり、最終的にはエネルギー消費量の増加、PUEおよびWUEの悪化、そして運用コストの上昇を招きます。

この課題に対処するには……

高調波

高調波は、データセンターの冷却システムに一般的に見られる非線形負荷から生じる避けられない副産物です。これらは電気的損失や過剰な熱を発生させ、冷却設備のエネルギーおよび水の消費量を増加させ、結果としてPUEとWUEの両方を悪化させます。

この課題に対処するには……

複雑で相互に依存する
冷却システム

データセンターの冷却システムは、複雑な構成を有しています。これらは広大な物理空間および制御空間に分散しており、多様な相互依存関係を持ち、動的に相互に影響し合っています。これらの要因により連鎖的な影響が生じ、関連機器の効率的な設定値を特定することが困難になります。その結果、PUEやWUEに反映されるエネルギー効率や水の利用効率に悪影響が及ぶことになります。

この課題に対処するには……