不需空调 空气节能器为数据中心降温


在不断提高计算能力这一要求的推动下,数据中心的功耗也在急剧攀升。今天,在一个典型的数据中心中,可能有 60-70% 的功率都被“浪费”在为设备提供动力和数据中心冷却。

设计日益复杂的半导体需要计算能力的快速增长,而英特尔数据中心则需要为这一快速增长提供支持。与此同时,我们也在尽力减少数据中心的功耗和运营成本。

却成本的一个潜在方式。空气节能器只是将热空气排出室外并吸入室外空气来冷却 IT 设备,而不是像传统空调那样将服务器排出的热空气加以冷却再循环利用。

当前,业界假定空气节能器的有效性受到一定限制,即需要以相对较低的温度供应冷却空气。其含意即空气节能器只能在室外空气温度相对较低时才能使用。此外还有对湿度变化的顾虑,因为室外空气的湿度可能会迅速变化。第三点顾虑则是室外空气中的微粒数量。

为了挑战业内有关数据中心冷却的既定假设,我所在的英特尔IT部门进行了一次大胆的概念验证(PoC)测试:使用一台空气节能器,全部利用温度高达32 摄氏度的室外空气来冷却生产服务器。借助此方案,我们即可使用节能器来提供几乎所有的数据中心冷却,从而极大地降低了功耗。对于一个 10 兆瓦特(MW)的数据中心来说,借此每年可潜在降低高达 287 万美元的运营成本。

概念验证测试在一个 1000 平方英尺(SF)的拖车上进行(最初安装拖车是为了进行临时的额外计算),拖车被分成两个室,每个室约 500 平方英尺。为了最大限度减少概念验证的成本,我们使用了低成本、仓库级的直接膨胀式(DX)空调设备,并且每个室内均安装有传感器,以监测室内的温度与湿度条件。

其中一室采用传统方法冷却,始终使用直接膨胀式设备进行热空气再循环和冷却。而另外一室基本上也使用相同的空调设备,但是经过改装后能够作为空气节能器运行:将热空气排出室外,并吸入 100% 的室外空气用于冷却。

由于我们的目标之一是测试运行温度的允许极限,我们对空气节能器室中的冷却设备进行了配置,使其能够提供18-32摄氏度的空气。并且我们还对系统进行了设计,在供给空气温度超过32摄氏度的最高限度之前,只能使用空气节能器;空气温度超过32摄氏度时,开始使用冷却器将空气冷却至32摄氏度。如果温度降到18摄氏度以下,则将供给空气与来自服务器的回流热空气混合进行加热。

我们未尝试对湿度进行控制。此外我们还想要测试空气质量的限度,因此我们仅对进入的空气进行了最低限度的过滤:使用标准的普通空气过滤器仅仅将进入空气中的大颗粒除去,但允许留有微尘。

每个房间里有八个机架。每个机架包含四台刀片服务器,每台服务器带有 14 块刀片,这样每个室共有 448 块刀片。这就表示每平方英尺 200 多瓦(WPSF)的功率密度。在概念验证测试期间,我们使用这些服务器运行大批量生产的芯片设计工作负载,结果服务器的使用率高达约 90%.