隨著(zhù)IT技術(shù)的不斷發(fā)展，以及業(yè)務(wù)與IT日益密切的聯(lián)系，當前的數據中心正面臨著(zhù)成本、整合、能源管理等一系列挑戰，并正在經(jīng)歷著(zhù)巨大的轉變。在下一代數據中心建設方面，英特爾公司持續創(chuàng )新，用多年積極的探索取得了很多經(jīng)驗。

    行之有效的方法：虛擬化

   采用虛擬化技術(shù)，是減少整體IT能耗的好方法。傳統的數據中心應用物理服務(wù)器平均使用率在10%，采用了虛擬化和云計算以后，數據中心整體的IT的效率能夠提高很多。通過(guò)上述手段，英特爾與2005年相比，每年數據中心所用的服務(wù)器的支出下降了9000萬(wàn)美元，也即高達50%。

    對于數據中心布局的優(yōu)化:

    除了虛擬化以外，英特爾對于數據中心的建設還有很多其他探索。比如傳統的數據中心的散熱使用空調模式，冷熱通道沒(méi)有封閉，該模式通常實(shí)現的是2到4個(gè)千瓦的每個(gè)機架的應用。

              

    現在開(kāi)始進(jìn)入云計算以后，所有的服務(wù)器，包括一些刀片式服務(wù)器，應用密度變得非常高，所以對提高散熱效率最好的方法是采用冷熱通道分離，然后同時(shí)封閉冷熱通道，如果更高一級，則需要更嚴密的封閉防止冷熱空氣的混合，比如用煙囪式機柜這樣更嚴密的封閉方式。

             
         

    進(jìn)一步降低能耗的非傳統方法

    封閉冷熱通道以后有會(huì )有什么好處？好處在于可以提高整體的空調的效率。英特爾采用了用封閉冷熱通道，然后盡可能提高回風(fēng)溫度的方法，實(shí)現了冷水機整體能效比系數從0.927提高到1.02，也即提高10%。

               

    在冷凝溫度不同的情況下，如果繼續提高水，或者每個(gè)冷所需要的千瓦時(shí)的一個(gè)對比，那么從7度到10度的時(shí)候，還是有一個(gè)10%的提升。到了12度會(huì )達到20%的提升，同時(shí)，很好的隔離冷熱通道，取得高的回風(fēng)溫度，可以增加服務(wù)器的前后端溫度差，這能在相同熱負荷的情況下，減少風(fēng)量，同時(shí)也可以減少風(fēng)機風(fēng)量和轉速，風(fēng)機的功耗它根據的轉速比值是一個(gè)立方的關(guān)系，當風(fēng)機轉速降低一半的時(shí)候，它的功耗只相相當于原來(lái)的八分之一；提高回風(fēng)溫度，可以隨之提高水溫，通過(guò)加大進(jìn)出空調機組的溫度差，還可以減少水泵的消耗功率，并能極大的延長(cháng)自然冷卻的時(shí)間。（但是這個(gè)方法并不適于風(fēng)冷型的散熱系統，也即就是直接蒸發(fā)式的DX系統，因為這種直接蒸發(fā)式的系統，提高回風(fēng)溫度可以適當地提高壓縮機的工作效率，但是由于過(guò)高的回風(fēng)溫度，可以引起壓縮機長(cháng)時(shí)間的高壓的運行，反而容易出故障。）

    采用自然冷卻技術(shù)：

    在節能方面英特爾還考慮盡可能地利用自然冷源，在全球適合自然冷卻的區域，都可以用自然冷源對數據中心進(jìn)行降溫。比如北京,全年平均氣溫在16°C，適合自然冷卻的時(shí)間超過(guò)40%，今年一直到4月底室外還很冷，這個(gè)溫度可以給數據中心進(jìn)行自然冷卻。

    北京年平均氣溫分布情況

                

    利用室外冷空氣自然冷卻，主要分成兩種形式，

               

    A 間接自然冷卻方式，間接自然冷卻方式，還分為幾種方式

    1．目前常用的是冷凍水機房專(zhuān)用空調系統，配合適用于冬季自然冷卻的逆流型大冷卻塔（比夏季工況用冷卻塔容量要大3-4倍，以便盡可能延長(cháng)自然冷卻的時(shí)間），及隔離冷凍水系統及冷卻水系統的板式熱交換器；

     Intel Portland 的數據中心就是采用的這種設計方式。

                     

    比如北京，屬于典型的溫帶大陸性氣候，冬夏時(shí)間長(cháng)，且全年大部分時(shí)間，空氣干燥，濕球溫度遠低于干球溫度，理想的可以使用自然降溫的市外干球溫度全年平均12度以下的時(shí)間可以達到45%，如果使用冷卻塔加板換的方式，更可以利用市外濕球溫度自然冷卻，冷卻塔設計的容量足夠大時(shí)，全年自然冷卻的時(shí)間更可以達到60%以上；

     2．就是用帶有自然冷卻盤(pán)管的干冷氣乙二醇方式，它的工作原理是在室內機設計了兩套盤(pán)管，一個(gè)盤(pán)管是氟利昂的，一套盤(pán)管是可以走冷凍水的，這套系統它有什么特點(diǎn)呢？就是由于冷凍水系統它前提，是你的數據中心規模有足夠大，你可以有條件去設計冷水機組，螺桿機也好，但是如果你要是數據中心的規模沒(méi)有那么大的話(huà)，你設計這套冷凍水系統對于整個(gè)數據中心的投資造價(jià)就太高了。

                   

     這種方式可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題，就是用傳統的機房專(zhuān)用空調，傳統的水冷式的機房專(zhuān)用空調，在它的蒸發(fā)器盤(pán)管上，再并一組冷凍水盤(pán)管，到了夏天的時(shí)候，它是外邊的干式冷卻器是起到一個(gè)冷卻水的作用。

     到了冬季的時(shí)候，它的干冷器就變成產(chǎn)生冷凍水的作用，然后通過(guò)兩套兩通閥來(lái)調節水是經(jīng)過(guò)板式熱交換器的冷凝器還是經(jīng)過(guò)冷凍水盤(pán)管，這樣的話(huà)也可以實(shí)現自然冷卻方式，而且這種自然冷卻方式它有一個(gè)很大的優(yōu)勢在于它可以混合制冷，就是說(shuō)在你溫度降的比如說(shuō)室外溫度比如20度，但是機房回風(fēng)溫度是在26度的時(shí)候，也可以進(jìn)行自然冷卻，也就是說(shuō)我的從室外回來(lái)的水，可以先經(jīng)過(guò)冷凍水盤(pán)管，然后再進(jìn)行機械冷卻，這樣的話(huà)每年的自然冷卻時(shí)間，就拿北京來(lái)說(shuō)，可以達到50%甚至于更高的時(shí)間，那么可以對于你數據中心的年平均值來(lái)說(shuō)可以降的很低。（很好的封閉冷熱通道，提高回風(fēng)溫度，更可以極大的延長(cháng)了全年自然冷卻的時(shí)間）

                   

    3. 使用轉輪式熱交換器的形式，利用轉輪內填料的儲能功能，讓轉輪在兩個(gè)封閉的風(fēng)道內緩慢旋轉，被室外空氣冷卻的填料冷卻室內空氣。Intel協(xié)助KPN在歐洲設計世界上第一個(gè)利用轉輪自然冷卻的數據中心，每年可以節省8百萬(wàn)歐元的運行費用。并減少了大量的CO2排放。

    按英特爾的經(jīng)驗，采用自然冷卻的方式，每年北京大概可以達到40%到60%的時(shí)間不需要啟動(dòng)機械制冷。在保障數據中心相對封閉的環(huán)境下應用間接的自然冷卻，該方式還避免了室外空氣的濕度和潔凈度對于室內的影響。

    B .還有一種是直接采用室外新風(fēng)式的自然冷卻，英特爾在美國新墨西哥州建的數據中心，就是用的這種方式：它直接把室外的空氣送到室內冷卻。這種方式直接利用了室外空氣，可以在24°C以下的全部時(shí)間進(jìn)行自然冷卻，但是這種室外的空氣，含塵量大，需要復雜的除塵處理，并需要專(zhuān)用的空氣處理機來(lái)保證足夠的風(fēng)量供應，所以也通常不能使用傳統的機房專(zhuān)用空調。同時(shí)，這種自然冷卻還面臨著(zhù)相對濕度很難控制在許可范圍內，因此，對服務(wù)器的品質(zhì)會(huì )有更高的要求，不適于對數據中心可靠性要求特別高的用戶(hù)。

    無(wú)論設計采用何種自然冷卻方式，對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)除了可以減少運行成本，減少炭的排放以外，投資都會(huì )增加70%到100%，但是它的運營(yíng)成本相對會(huì )比較低。每年TCO增長(cháng)會(huì )低于傳統數據中心的建設。按照英特爾現有數據中心建設的經(jīng)驗：如果多投入的錢(qián)是在3-5年左右的時(shí)間可以通過(guò)減少能耗及相關(guān)費用的方法收回多投入的話(huà)，那么對于數據中心建設，這種投入非常值得的。

                     

               

                 這是全球適合做自然冷卻數據中心設計的區域分布分析

    可以看出在中國，長(cháng)江以北的地區都可以進(jìn)行采用自然冷卻的方式，來(lái)進(jìn)行未來(lái)的數據中心的設計，比如北京，屬于典型的溫帶大陸性氣候，冬夏時(shí)間長(cháng)，且全年大部分時(shí)間，空氣干燥，濕球溫度遠低于干球溫度，理想的可以使用自然降溫的市外干球溫度全年平均12度以下的時(shí)間可以達到45%，如果使用冷卻塔加板換的方式，更可以利用市外濕球溫度自然冷卻，冷卻塔設計的容量足夠大時(shí)，全年自然冷卻的時(shí)間更可以達到60%以上；所以說(shuō)應用自然冷卻對于英特爾未來(lái)的數據中心是一個(gè)很好的解決降低能耗的問(wèn)題。

    目前英特爾還做了一些新的探索，比如英特爾在美國設計了一個(gè)實(shí)驗機房模型，這個(gè)實(shí)驗機房模型，英特爾叫雞舍式的數據中心。雞舍式的數據中心的設計靈感來(lái)自于養雞舍里面大量的雞自身散熱，使得空氣膨脹，空氣膨脹以后產(chǎn)生向上的動(dòng)力，驅動(dòng)整個(gè)的空氣在房間里面自然流動(dòng)，而不需要任何機械的幫助。

    比如在服務(wù)器機柜中，因為服務(wù)器發(fā)熱量非常大，英特爾把熱量收集起來(lái)，讓進(jìn)入數據中心的空氣被這里熱量加熱后自然上升，此時(shí)只要蓋一個(gè)足夠高的煙囪讓熱空氣往上拔高，帶動(dòng)空氣流動(dòng)，完成散熱循環(huán)。用這種方式可以在全年里大部分時(shí)間，甚至連風(fēng)無(wú)需開(kāi)啟，直接靠服務(wù)器產(chǎn)生的熱能，由這個(gè)熱能產(chǎn)生的動(dòng)力向外自然散熱。這種散熱方式非常適合與我國的東北大部分地區。在設計過(guò)程中，要注意處理好除塵，維持數據中心內部含濕量的最低要求。（根據ASHARE2008的最新報告，影響數據中心內設備的空氣水含量指標，是絕對濕度，而不是以前強調的相對濕度，只要露點(diǎn)溫度控制在5.5°C以上，數據中心內的設備都可以保證安全，避免靜電的危害。
參見(jiàn)2008 ASHRAE Environmental Guidelines for Datacom Equipment
-Expanding the Recommended Environmental Envelope-）

    配電環(huán)節也省電

    最后英特爾在數據中心上面，對于配件還有一些探索，比如英特爾現在正在探索用一些智能技術(shù)給服務(wù)器供電，因為在數據中心里大量使用UPS供電，UPS的好處是防止掉電，但是壞處是UPS要進(jìn)行兩次轉換，每次轉換都有能耗。

    英特爾采用高壓直流的設計，把本來(lái)要三次的轉換，只用了一次，節省兩次轉換的能耗。在國內英特爾與一些用戶(hù)已經(jīng)在做一些相關(guān)的測試，和應用。一些國內的通訊運營(yíng)商也在做一些相關(guān)的實(shí)驗和測試，甚至于已經(jīng)制訂了數據中心直流供電的標準。

    采用高壓直流供電可以節省7%左右的配電部分能耗，考慮到這部分能耗還要散熱到數據中心內，如果節省下來(lái)，將帶來(lái)綜合的節能效果12-15%以上。且能夠節省數據中心的占地面積，帶來(lái)更多場(chǎng)地利用率。這種技術(shù)目前面臨的主要問(wèn)題是缺少成熟的產(chǎn)業(yè)鏈支持，建設成本還比較高。

     目前支持數據中心運行的兩個(gè)主要大的基礎設施能耗的部分，是空調和配電，英特爾都在采取節能措施和做相應的探索。其實(shí)，真正能耗的根源還是在于服務(wù)器本身，在未來(lái)更長(cháng)的時(shí)間內，英特爾正在做相關(guān)的研究探索就是要把服務(wù)器的能耗再降低80%！在創(chuàng )新引領(lǐng)之下，未來(lái)越來(lái)越多的綠色、低碳的數據中心將在業(yè)界出現。