空氣節(jié)能器替代機房專用空調(diào)

空氣節(jié)能器似乎特別適合于空氣濕度較低的溫帶氣候。配備有空氣節(jié)能器的數(shù)據(jù)中心,，通過降低功耗和用水量即可大幅減少英特爾對環(huán)境的影響,。在干燥的氣候條件下，配有空調(diào)裝置的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心通常采用蒸發(fā)冷卻法,，利用水塔進行預(yù)先冷卻。而借助空氣節(jié)能器，就可不再使用水塔,，這樣一個 10 兆瓦數(shù)據(jù)中心每年可潛在節(jié)省高達近3萬噸的水。

利用服務(wù)器老化分析,，將空氣節(jié)能器室,、空調(diào)室和主數(shù)據(jù)中心內(nèi)使用的系統(tǒng)進行比較,，進一步測試以期發(fā)現(xiàn)可能的硬件老化。如果隨后的調(diào)查能夠證實這些喜人的概念驗證結(jié)果,，我們期望將空氣節(jié)能器融入到未來的數(shù)據(jù)中心設(shè)計當(dāng)中,。下一步則可能建立一座 1 兆瓦特的示范數(shù)據(jù)中心，使用專為概念驗證測試設(shè)計的設(shè)備,。

空氣節(jié)能器的有效性受到一定限制,，即需要以相對較低的溫度供應(yīng)冷卻空氣。其含意即空氣節(jié)能器只能在室外空氣溫度相對較低時才能使用,。此外還有對濕度變化的顧慮,，因為室外空氣的濕度可能會迅速變化。第三點顧慮則是室外空氣中的微粒數(shù)量,。

數(shù)據(jù)中心冷卻的既定假設(shè),，我所在的英特爾IT部門進行了一次大膽的概念驗證（PoC）測試：使用一臺空氣節(jié)能器，全部利用溫度高達32 攝氏度的室外空氣來冷卻生產(chǎn)服務(wù)器,。借助此方案,，我們即可使用節(jié)能器來提供幾乎所有的數(shù)據(jù)中心冷卻，從而極大地降低了功耗,。對于一個 10 兆瓦特（MW）的數(shù)據(jù)中心來說,，借此每年可潛在降低高達 287 萬美元的運營成本。

驗證測試在一個 1000 平方英尺（SF）的拖車上進行（最初安裝拖車是為了進行臨時的額外計算）,，拖車被分成兩個室,，每個室約 500 平方英尺。為了最大限度減少概念驗證的成本,，我們使用了低成本,、倉庫級的直接膨脹式（DX）空調(diào)設(shè)備，并且每個室內(nèi)均安裝有傳感器,，以監(jiān)測室內(nèi)的溫度與濕度條件,。

采用傳統(tǒng)方法冷卻，始終使用直接膨脹式設(shè)備進行熱空氣再循環(huán)和冷卻,。而另外一室基本上也使用相同的空調(diào)設(shè)備,，但是經(jīng)過改裝后能夠作為空氣節(jié)能器運行：將熱空氣排出室外，并吸入 100% 的室外空氣用于冷卻,。

我們對空氣節(jié)能器室中的冷卻設(shè)備進行了配置,，使其能夠提供18-32攝氏度的空氣。并且我們還對系統(tǒng)進行了設(shè)計,，在供給空氣溫度超過32攝氏度的最高限度之前,，只能使用空氣節(jié)能器；空氣溫度超過32攝氏度時,，開始使用冷卻器將空氣冷卻至32攝氏度,。如果溫度降到18攝氏度以下,，則將供給空氣與來自服務(wù)器的回流熱空氣混合進行加熱。

我們未嘗試對濕度進行控制,。此外我們還想要測試空氣質(zhì)量的限度,，因此我們僅對進入的空氣進行了最低限度的過濾：使用標(biāo)準(zhǔn)的普通空氣過濾器僅僅將進入空氣中的大顆粒除去，但允許留有微塵,。

每個房間里有八個機架,。每個機架包含四臺刀片服務(wù)器，每臺服務(wù)器帶有 14 塊刀片,，這樣每個室共有 448 塊刀片,。這就表示每平方英尺 200 多瓦（WPSF）的功率密度。在概念驗證測試期間,，我們使用這些服務(wù)器運行大批量生產(chǎn)的芯片設(shè)計工作負載,，結(jié)果服務(wù)器的使用率高達約 90%.

我們測定了每個室內(nèi)的服務(wù)器故障率，并將其與同一段時期內(nèi),，在我們位于同一地點的主數(shù)據(jù)中心內(nèi)測定的故障率進行比較,。

讓我們高興的是，節(jié)能器室內(nèi)的溫度和濕度變化很大,，且空氣質(zhì)量也較差,；然而服務(wù)器故障并沒有明顯增加。如果隨后的調(diào)查能夠證實這些喜人的結(jié)果,，那么我們便有望在未來的高密度數(shù)據(jù)中心中使用這一方案,。

如果一個數(shù)據(jù)中心采用空氣節(jié)能器，每年平均可節(jié)省多少能源,？為此，我們使用了數(shù)據(jù)中心地點的歷史天氣數(shù)據(jù),。數(shù)據(jù)分析表明：平均每年溫度低于最高限度32 攝氏度的時間占總時間的 91%.

如果在概念驗證測試期間使用空氣節(jié)能器時功耗降低 74% 的基礎(chǔ)上,，再假設(shè)每年 91% 的時間能夠使用空氣節(jié)能器，那么與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心冷卻方案相比,，我們每年可在冷卻方面潛在節(jié)省約 67% 的總功率,。而在假設(shè)數(shù)據(jù)中心 60% 的功率用于機械冷卻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，整個數(shù)據(jù)中心功耗可轉(zhuǎn)換成約 3,， 500 千瓦時（KWH）,。

這樣一來，按每千瓦時電費 0.08 美元計算,，預(yù)計一個 500千瓦 的小型數(shù)據(jù)中心每年可降低成本約 143,，000 美元。而對于一個 10兆瓦 的大型數(shù)據(jù)中心,，預(yù)計每年可降低成本約 287 萬美元,。

由于需要的冷卻設(shè)備更少,，新的數(shù)據(jù)中心還可節(jié)省一定的資本支出。甚至當(dāng)室外空氣溫度超出了供給空氣溫度上限時,，我們也僅需將空氣冷卻到指定的溫度上限,，而不是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心方案中的 20 攝氏度。通過降低冷卻系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本,，還可進一步減少故障模式的數(shù)量,，提高整體靈活性。

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