河北慧日信息技術有限公司

為了確保數據中心設備的穩定運行，需要保持數據中心內部365天恒溫恒濕，通過空調系統將數據中心的溫度、濕度、空氣潔凈度等環境參數滿足設備制造商的設計規范。在這樣的情況下，再去考慮減少數據中心制冷系統的能源消耗。聰明的人類自然想出了不少的方法。比如：提升數據中心運行溫度，數據中心內部運行溫度過低屢次被人所提及；減少數據中心設備的散熱；采用效率更好的空調系統；采用自然冷卻的技術；還有不少其它的降耗技術，其中屬自然冷卻技術最受熱捧。自然冷卻技術是充分利用自然資源，通過數據中心外部自然環境和數據中心內部環境溫差，來達到降低數據中心內部溫度的目的。這是一個過程，在這個過程中，制冷系統或者完全旁路，或者部分用自然可用空氣或水冷卻數據中心，不要認為這個過程是免費的，自然冷卻是可以有效降低數據中心制冷系統的能源消耗，但不是全部。為了保持數據中心內部的恒溫恒濕，當外界環境溫度高于數據中心內部溫度時，依然要采用空調系統機械制冷，當外界環境溫度較低，則無需空調系統工作，外部的冷源可以通過直接或間接的方式引入室內，從而減少空調系統的使用時間，達到節能的目的。

自然冷卻技術的應用有不少的限制條件，當數據中心外界溫度高于內部溫度時，這種技術就無法應用。在地球赤道附近的國家，這些地方常年溫度在30℃左右，而數據中心的設計溫度一般要求在24℃~26℃，這些地方的數據中心就無法應用自然冷卻技術。有些地方溫度變化比較頻繁，四季分明，早晚溫差大，自然冷卻技術的效果就會比較有限，甚至每天空調系統都要要忙于開啟或關閉，反復的調整對空調的壽命影響也比較大。所以采用自然冷卻技術的數據中心，應該選擇建設在哪些溫度涼爽，溫差變化不大的區域，在這些地方往往可以取得很好的節能效果。我們看到不少的巨頭公司將數據中心建在了冰島，建在了海邊或海上，目的都是想充分利用自然冷卻的技術，為數據中心降能耗。這些地方常年溫度較低，數據中心內外常年存在溫差，有利于數據中心散熱。

選擇了一個溫度符合的區域還遠遠不夠，數據中心對濕度，空氣質量都有著嚴格的要求。所以自然空氣的濕度過高，空氣污染嚴重的都需要空調系統做二次處理。比如在海上，空氣濕度大，如果任由自然空氣灌入數據中心，濕氣往往給電子設備帶來腐蝕，加速設備老化，不利于數據中心的穩定運行，這時就要增加一些干燥設備，有些空調也支持調整濕度的功能，這樣空調系統還是保持運轉，絲毫沒有節省電能。而對于空氣污染，空調系統只能無能為力了，大量的帶有硫化物，酸性物質的空氣，含有霧霾的空氣涌入數據中心，將腐蝕電子設備，甚至帶來設備短路。對于這些低質量的空氣，數據中心還要增加一套空氣凈化系統，這樣雖然減少了空調系統的能源消耗，卻又增加了空氣凈化系統的能源消耗，沒能從根本上解決能耗的問題。

自然卻冷是將外部的冷空氣輸送入數據中心，不像空調系統那樣還要通過制冷環節（制冷是空調系統中最大消耗電能的環節，其它部分基本可以忽略不計），將制冷后的空氣送入數據中心，帶走熱量，這就要求自然冷卻的出入通風口要設計合理。讓冷空氣能夠經過散熱的設備，并將熱量送向出風口。由于進入的冷空氣溫度時高時低，避免溫度的變化對運行的設備造成影響，空調系統還是要做調節，進行輔助調溫，空調系統可以處于半工作狀態，也能達到部分節能，讓數據中心內部的溫度在2℃以內波動，這樣對數據中心設備的影響最小。空調系統時時啟到數據中心內部環境的監控作用。

在采用自然冷卻技術的數據中心制冷系統中，數據中心內部和外部各有獨立的換熱盤管，用管路將兩者連接成封閉環路，環路內有環保媒工作流體，借助媒體泵的作用流體在環路內循環。當外部溫度較低時，直接將外部低溫空氣送至數據中心內部，為內部降溫。當外部溫度高，不足以帶走內部熱量時，開啟空調制冷系統。空調系統也可以根據溫差來調節制冷的大小，從而動態調節，部分制冷，減少電能的消耗。這種利用自然空氣降溫的技術已經達到了商用級別，在實現上并不存在技術難度。現在自然冷卻早已經成為一種比較成熟的技術，并在先進的數據中心開始應用。對于老舊的數據中心更換這樣一套空調制冷系統，成本較高。建議新建的數據中心優先考慮自然冷卻的制冷技術，這將為數據中心節能一筆不小的開支。在如今能源短缺越來越緊張，電能消耗越來越大，商業用電價格不菲。不難預見，未來的數據中心將越來越多會采用自然冷卻技術。