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三大规范指标 让节能省电变成企业竞争力
ISO 50001、TIA-942、PUE

【作者: 籃貫銘】2020年06月15日 星期一

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节能省电是当前各国政府与各个产业所念兹在兹的要事,其不单单仅是影响财务成本,更是维护环境永续的关键事务。也由於能源兹事体大,因此厂房与建筑的诸多能源实行要则,都被纳入国家管理的规范内,以确保厂房与各式建筑的能源设置都能符合最隹的能源效率规定。尤其是工业与商业的用电,一直是主要的能源支出,更是目前的重点管理项目。


而进入数位世代後,巨量的数据每天被制造,且24小时不间断的进行传输和交换。庞大的资料量不仅在终端消费者身上来去,工业与商业的数据每天也倍数成长,於是大量的资料中心和机房林立,成了消耗电力的另一大场域,更当前节能趋势的发展焦点。


而无论是厂房、建筑,或者资料中心,都有与之习习相关的节能规范,以下就是主要的设置规范。


制造业首要关注:ISO 50001

对工业领域相关的业者来说,ISO 50001能源管理系统(Energy Management System Requirements,EnMS)标准,是他们最该重视的能源规范,不仅因为它是针对整体企业营运的节能思考下手,同时也对管理层和企业文化上有更多的着墨,是目前已开发国家最重要的能源规范之一。


ISO 50001是在2011年6月份由ISO组织所公布,而其发展的背景正是全球暖化与气候变迁等的重要环保议题最火热的时期,国际间对於消除温室气体的减碳意识高涨,因此推广高能源效率设备也变成产业共识。而在这个氛围下,ISO 50001就顺势出台。


依据ISO的陈述,此标准的设定目的是促使组织建立所需的系统与过程,以改善自身的能源绩效,其中包括能源效率、使用及消耗。值得注意的是,该标准适用各种规模与领域的企业,无论组织规模的大小,都能透过该标准达成节能减碳的目标。ISO甚至认为,导入该规范将可能影响全球60%的能源需求。


而目前最新的版本是在2018年所发布的ISO 50001:2018。这个新版本更新了一些术语和定义,并且对部分的能源概念有更多的说明。再者,2018版本也对高阶管理层的作用更加强调,以落实ISO对管理系统标准的要求。


此外,新版本也与「策略管理流程(Strategic Management Process)」进行整合,例如ISO 9001:2015以及ISO 14001:2015,并纳入包括「能源绩效改善」的新定义。


在组织实施的面向上,ISO 50001:2018提供了下列的框架,给予业者具体且循序渐进的指引:(一)制定更有效利用能源的政策、(二)修复目标和目标以符合政策、(三)使用数据来更好地理解和决定能源使用、(四)测量结果、(五)检查政策的运作情况、(六)不断改进能源管理。



图1 : 台积电在台湾的全数厂房,皆已通过ISO 50001认证,年节约的电力高达三亿度电。图为其晶圆12厂。(source:台积电)
图1 : 台积电在台湾的全数厂房,皆已通过ISO 50001认证,年节约的电力高达三亿度电。图为其晶圆12厂。(source:台积电)

资料中心请注意:TIA-942

ANSI/TIA-942规范是在2005年由美国电信产业协会(TIA)订定,并经美国国家标准学会(ANSI)核准颁布,其主要是针对电信设备机房的基础建设做出实施的指引,并且不断与时俱进,更新相关的内容规范。


TIA-942主要的规范内容共包含电信(Telecommunications)、电力(Electrical)、建筑(Architectural)及机械(Mechanical)等四大评估架构,且内有多项是与节能省电的设置有关。


而最直接相关的电力部分,总共就有68项,包括设电力引进、配管线、不断电系统、发电机、储油量、电力架构、紧急断电设施、系统监控、电池配置、电池种类和备用发电机系统架构等。项目十分的完备。



图2 : 资料中心的散热与空调设计,对於节能效果至关重要。(source:Future Facilities)
图2 : 资料中心的散热与空调设计,对於节能效果至关重要。(source:Future Facilities)

至於机械的部分,则规范了关於空调与散热的系统项目,对於资料中心的节能设计也十分重要,尤其是冷房系统和温控系统的部分。


目前TIA-942的实体审核项目已经达到2600多项,以期保障资料中心的实施与运作能够符合最高的安全与能源规范。而在2012年所公布的TIA-942-A版本中,并进一步提出了4级的可靠度认证,最基础的等级为Rated 1,最高为Rated 4,可靠度分别从99.671%到99.995%,可容许的故障时间为28.8小时,到最低的0.4小时,电力空调系统也从基本的单通道发展至主动式多通道(Multiple active path),以强化电力与空调的运行能力。


目前台湾的各级机房与资料中心建置,也都已朝向使用TIA-942的规范进行。以中华电信为例,其位於板桥的云端资料中心就是全台第一座符合TIA-942 Rated 3及Rated 4认证的资料中心,其建筑、电力、机械、电信、安全都达到国际一流的水准,并带动了其他业者也跟进相关的策略。


机房的能源效率标准:PUE

资料中心和机房的设置固然需要遵守相关的建制规范,并逐步改善以追求最高与最受信赖的运行品质。但要断定机房的能源够不够好,则能源使用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)是产业界最广为使用的计算指标。


PUE是由开放性非营利组织「The Green Grid Association」所发展制定,2007年发布至今。其计算方法十分简单易懂,就是以资料中心的「总用电量」除以「整体IT设备的总电耗」。所以PUE值越低,代表机房整体的能源效能就越好,而理想的PUE值为1.0(100%),意即资料中心所提供的电完全用於其设备之中。


但事实上,机房内的用电系统复杂,不仅有伺服器的运算用电,各式空调、散热和照明的设施,也会耗损掉绝大多数的能源电力。也因此一般机房的PUE值都会大於1.0,甚至是超过2.0。


然而资料中心的用电量十分惊人,尤其是目前数位应用当道,更驱动了资料中心林立,成为能源的隐??。以美国为例,资料中心的电耗就占了整体能源供应的2%,可见其对於节能的影响。


也因此,多数的国家都对於资料中心的PUE值都十分的关注,尽管目前没有强制规定需要达到特定的目标值,但许多的资料中心与设置都会以此为发展的目标。以台湾为例,目前政府机关的资讯机房,就期??先降到PUE 2.0以下,并逐步达到1.6以下。



图3 : PUE值的计算十分简单易懂。
图3 : PUE值的计算十分简单易懂。

全球网路服务的龙头Google,是目前资料中心用量最大的业者,但其机房也拥有目前最先进的PUE值。他们透过建立高效能的散热设计(水冷、冷热通道),来提高IT设备的能源使用效率,让旗下的主要资料中心都能达到平均PUE 1.21的超高水准。


结语

毫无疑问的,对於商业公司来说,节能减碳已经不能再是一个囗号,更不是一个主观的目标,它已经是客观的指标。也因此,全球领先的制造商都以追求更高等级的节能标章认证为其建厂的目标。以台积电为例,其在台湾的全数厂房,皆已通过ISO 50001认证,年节约的电力高达三亿度电。显示器大厂友达光电更是全球首家取得ISO 50001认证的业者,显见追求规范认证对企业永续营运有十分正面的影响。


机房与资料中心的节能则是目前的发展重心,除了更大幅度的采用再生能源之外,追求完美的PUE值已成了领先业者的必备条件,例如Facebook便声称,其新建立的新加坡资料中心将100%使用再生能源,且预计PUE将达到1.19,这代表着其设备与系统供应商也要有相对应的节电能力。而台湾作为世界主要的制造与设备供应者,更应关注此一趋势,才能持续站稳并领先市场。


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