空气污染令数据中心自然冷却困难重重

近年来，中国频发的雾霾引发了人们对公共健康问题的思索。然而人们所不知道的是，实际上空气污染对数据中心的工作效率也会有不利影响。

将外部空气引入到数据中心冷却设备，以减少能源使用的机械冷却系统一直是提高设备的能源效率最有效的方式。然而，高浓度的污染物遍布在大气中，这使得中国的数据中心很难具备“自然冷却”的条件。而在世界各地，利用外部空气来提高数据中心的冷却能力早已司空见惯。

中国的空气污染导致百度公司这个互联网巨头的数据中心的IT设备故障率偏高，而对于数据中心的冷却技术，有关企业主要对环境污染问题进行大量的研究和开发。据百度公司的首席设计师AliHeydari透露，这些研究工作正在中国以及百度的硅谷办事处开展。

空气污染物浓度最高的地方在中国东部地区。“而我们的大多数数据中心实际上都位于这个地区，”Heydari说。“这对我们来说是一大挑战。”百度公司在北京有三个数据中心。

PM2.5是重要的空气质量指标

人们所述的空气污染物包括二氧化硫，氮氧化物和PM2.5，PM2.5实际上是细微颗粒物的简写。PM2.5是由汽车尾气，燃煤发电厂或火灾产生的，这是造成城市污染的可见灰霾的主要原因，造成了许多与空气污染有关的人类健康问题。因此PM2.5的浓度是一种常见的空气质量指标。

美国环境保护局采用的个空气质量指数体系，其中质量范围是从0（干净）到500，而在当地时间周六凌晨，北京空气质量指数PM2.5超过150，而环保局认为这是“不健康”的环境，而为AQIPM2.5在美国数据中心的最大集中地之一弗吉尼亚州的阿什本，空气质量指数PM2.5为30左右，这个空气质量达到了良好的程度。

据报道，由于采取了环保政策，北京空气质量有了重大改善，但问题依然存在，导致数据中心运营商面临这样的局面。

Heydari表示，空气污染导致盐分在数据中心空调系统的积累，并显著增加了暴露于污染气体中的电子设备的腐蚀速率。

污染驱动冷却技术创新

百度公司的技术团队一直在寻找空气净化的技术解决方案。他们已经测试了各种洗涤方法，如水或化学喷涂或过滤。这种想法是在自然冷却系统中部署一个洗涤机构。而采用液体喷涂方法是有效的，但需要大量的除湿设备。

他们还创造了一种不依赖于外界空气就能提高效率的冷却设计方法。这样的设计从本质上说，不是一个集中制冷设备，而是一个“底部冷却单元”，将热交换盘管直接放置在IT机架的下面，由于机架本身有外壳，并将冷空气被压入壳中，确保所有冷空气通过其硬件。

“这基本上是一个独立的数据中心，“Heydari说，“它有自己分别独立的冷通道和热通道。安装该底部冷却单元不需要安装活动地板环境中，但是，安装在活动地板环境中，这个底部冷却单元却是最有效的。”

根据安装在机架上的硬件密度，该系统具备自动调整冷却能力。由于冷空气供应是局部的，却是更有效的，消除了广泛冷却失效的风险。这是一种液体冷却的解决方案，由于实际的换热器安装在机架下，没有液体泄漏导致IT设备损坏的危险。

网络规模的创新

与美国网络规模运营商一样，百度公司每年在研发方面投入了大量的资源，以提高其硬件和数据中心的效率。百度公司已经参与了Facebook的开放计算项目，并在设计自己的服务器和数据中心机架时采用了一些开放计算项目(OCP)的设计元素。

Heydari过去在Facebook和Twitterwcng曾担任过高级硬件工程师,他表示，百度的天蝎座服务器的设计更加节能，比OCP设计的服务器具有更高的功率密度。该设计并不是百度单独设计的。天蝎项目是由一些中国最大的数据中心运营商，包括腾讯，阿里巴巴和中国电信一起合作完成的。

Heydari表示，百度公司曾是服务器搭载ARM处理器，低功耗的英特尔x86架构方案，FPGA（现场可编程门阵列），以及GPU加速器的早期采用者。

数据中心市场增长的长期问题

与其他网络规模的数据中心运营商一样，百度公司了解创新的必要性，因为对于这样规模的数据中心基础设施，传统硬件厂商的传统设计的设备并不适用。而在中国，空气污染也促使技术人员进行创新，并从不同的角度上来思考数据中心的冷却问题。

目前，数据中心市场还面临其他的挑战。如较高的能源成本和相对较低的机架功率密度的数据中心托管设施等问题，这是亟待解决的重要问题。

如今，中国成为数据中心领域增长最快的国家之一，也将成为世界上增长最快的云服务市场。

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