圖 1. 概念驗證（PoC）數據中心環(huán)境
概念驗證測試在一個 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）空調設備，并且每個室內均安裝有傳感器，以監(jiān)測室內的溫度與濕度條件。
其中一室采用傳統(tǒng)方法冷卻，始終使用直接膨脹式設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設備，但是經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。
由于我們的目標之一是測試運行溫度的允許極限，我們對空氣節(jié)能器室中的冷卻設備進行了配置，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：使用標準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器，每臺服務器帶有 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，我們使用這些服務器運行大批量生產的芯片設計工作負載，結果服務器的使用率高達約 90%。
我們測定了每個室內的服務器故障率，并將其與同一段時期內，在我們位于同一地點的主數據中心內測定的故障率進行比較。
讓我們高興的是，節(jié)能器室內的溫度和濕度變化很大，且空氣質量也較差；然而服務器故障并沒有明顯增加。如果隨后的調查能夠證實這些喜人的結果，那么我們便有望在未來的高密度數據中心中使用這一方案。
如果一個數據中心采用空氣節(jié)能器，每年平均可節(jié)省多少能源？為此，我們使用了數據中心地點的歷史天氣數據。數據分析表明：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% 的基礎上，再假設每年 91% 的時間能夠使用空氣節(jié)能器，那么與傳統(tǒng)的數據中心冷卻方案相比，我們每年可在冷卻方面潛在節(jié)省約 67% 的總功率。而在假設數據中心 60% 的功率用于機械冷卻系統(tǒng)的基礎上，整個數據中心功耗可轉換成約 3, 500 千瓦時（KWH）。
這樣一來，按每千瓦時電費 0.08 美元計算，預計一個 500千瓦 的小型數據中心每年可降低成本約 143,000 美元。而對于一個 10兆瓦 的大型數據中心，預計每年可降低成本約 287 萬美元。
此外，由于需要的冷卻設備更少，新的數據中心還可節(jié)省一定的資本支出。甚至當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)數據中心方案中的 20 攝氏度。通過降低冷卻系統(tǒng)的復雜性和成本，還可進一步減少故障模式的數量，提高整體靈活性。
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)能器的數據中心，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，配有空調裝置的傳統(tǒng)數據中心通常采用蒸發(fā)冷卻法，利用水塔進行預先冷卻。而借助空氣節(jié)能器，就可不再使用水塔，這樣一個 10 兆瓦數據中心每年可潛在節(jié)省高達近3萬噸的水。
我們計劃利用服務器老化分析，將空氣節(jié)能器室、空調室和主數據中心內使用的系統(tǒng)進行比較，進一步測試以期發(fā)現可能的硬件老化。如果隨后的調查能夠證實這些喜人的概念驗證結果，我們期望將空氣節(jié)能器融入到未來的數據中心設計當中。下一步則可能建立一座 1 兆瓦特的示范數據中心，使用專為概念驗證測試設計的設備。
如同大多數其他公司一樣，目前英特爾也面臨著日益增長的對運算資源的需求。結果，我們的運算成本和這些需求同步上升。所有這些問題促使我們嚴格地審視我們的數據中心戰(zhàn)略，找出可以提高效率的地方。
值得說明的是，我們這次概念驗證屬于英特爾 IT 部門的"八年數據中心效率策略"的一部分。該策略的目標是轉變我們全球的數據中心環(huán)境，在大幅降低成本的同時，進一步提高效率和業(yè)務響應能力。
隨著策略的推進，我相信會有更多讓人驚喜的消息和大家分享。
