比較數(shù)據(jù)中心不同自然冷卻方案區(qū)別和優(yōu)劣勢(shì)
在某些天氣條件下，一些制冷系統(tǒng)在自然冷卻下運(yùn)行每年可以節(jié)省70%以上的制冷能耗，相應(yīng)的該年度的PUE也會(huì)有15%以上的改善。但是，市面上有至少17種不同類型的自然冷卻方案，由于沒有明確的行業(yè)定義，因此難以比較、選擇或說(shuō)明。本文將介紹這些不同種類自然冷卻的方案和定義，并且利用數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵特性參數(shù)比較它們各自的性能表現(xiàn)。
引言
能源成本不斷攀升以及人們對(duì)綠色環(huán)保的愈加重視促使節(jié)能需求越來(lái)越強(qiáng)烈。自然冷卻在某些天氣條件下的節(jié)能潛力對(duì)IT環(huán)境非常具有吸引力。如果配置了自然冷卻，寒冷月份可以利用室外空氣制冷，讓需要使用制冷劑的制冷組件，比如冷水機(jī)和壓縮機(jī)，可以關(guān)停不用或在以較低負(fù)荷運(yùn)行。直到不久前，自然冷卻運(yùn)行仍被認(rèn)為是一種備選方案或輔助運(yùn)行模式，但是現(xiàn)在它已經(jīng)成為滿足數(shù)據(jù)中心操作人員或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（比如ANSI/ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)90.1-2010《除低層住宅外的建筑能源標(biāo)準(zhǔn)》）能效目標(biāo)的必要條件。數(shù)據(jù)中心操作人員在一些天氣條件下發(fā)現(xiàn)制冷系統(tǒng)可以以自然冷卻作為首選工作模式，而讓基于制冷劑的工作（即，機(jī)械制冷模式）作為輔助工作模式或備用方案。
制冷系統(tǒng)可以使用風(fēng)冷散熱、水冷散熱或液冷散熱來(lái)將數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱量排到室外?！帮L(fēng)側(cè)自然冷卻”和“水側(cè)自然冷卻”術(shù)語(yǔ)常常被用來(lái)形容包含自然冷卻的制冷系統(tǒng)。由于沒有其它標(biāo)準(zhǔn)定義，本文將就利用“風(fēng)”或“水”將熱量排到室外的自然冷卻類型建議相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義。會(huì)涉及到每種自然冷卻類型，其中包括六種被認(rèn)為最適合數(shù)據(jù)中心使用的類型。然后我們將從多個(gè)性能特征比較這六種類型的自然冷卻。
自然冷卻的目的和作用
許多不同類型的裝置和制冷技術(shù)被用來(lái)制冷數(shù)據(jù)中心。但是，所有這些系統(tǒng)都會(huì)部分或全部包含以下四個(gè)基本要素：
散熱：風(fēng)機(jī)或泵，流體（比如空氣或水），將熱量從數(shù)據(jù)中心運(yùn)送至室外環(huán)境。
換熱：利用盤管或通風(fēng)孔將熱量從一道熱流體轉(zhuǎn)換到下一道熱流體。不論哪種，最后都需通過(guò)熱交換將熱量排到室外。
壓縮機(jī)：系統(tǒng)使用制冷劑的高壓和低壓形態(tài)使熱量“逆勢(shì)”從冷區(qū)（數(shù)據(jù)中心）流向熱區(qū)（夏天戶外）。高壓制冷劑比室外溫度高許多。正是這種“溫度提升”讓熱量可以從數(shù)據(jù)中心流向室外環(huán)境。
蒸發(fā)輔助：利用冷卻塔、濕式過(guò)濾器或噴頭將水蒸發(fā)以幫助將熱量排到室外。
標(biāo)準(zhǔn)水冷數(shù)據(jù)中心會(huì)用到以上所有要素為數(shù)據(jù)中心制冷。傳熱和壓縮機(jī)在制冷時(shí)會(huì)消耗電能，而蒸發(fā)輔助會(huì)消耗水。
制冷系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)中心滿負(fù)載、高室外溫度的最惡劣情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)數(shù)據(jù)中心負(fù)載較少且室外溫度涼爽時(shí)，系統(tǒng)必須降低功率以減少向數(shù)據(jù)中心供冷。不幸的是，制冷機(jī)組的各種裝置在這種情況下利用不充分且工作效率低。為了提高在這種情況下的工作效率，制冷裝置經(jīng)過(guò)改進(jìn)，配置了變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)、分級(jí)控制和其它功能。但是，仍然非常耗能。為了幫助在數(shù)據(jù)中心負(fù)載較少且室外溫度涼爽時(shí)降低電力消耗，自然冷卻應(yīng)運(yùn)而生。
在自然冷卻下，壓縮機(jī)功能全部或部分被旁通所取代，從而消除或減少了壓縮機(jī)的能耗。壓縮機(jī)主要是在室外溫度高于數(shù)據(jù)中心溫度時(shí)用來(lái)將數(shù)據(jù)中心里的熱量排到室外。但是，當(dāng)室外溫度比數(shù)據(jù)中心低到一定程度時(shí)，熱量就會(huì)自動(dòng)流向室外，而無(wú)需壓縮機(jī)進(jìn)行“增壓升溫”，因此這時(shí)不必使用壓縮機(jī)。由此可見，在條件允許時(shí)，壓縮機(jī)可以旁通運(yùn)行，以節(jié)省用電。此外，系統(tǒng)配置了汽化輔助裝置，在條件允許時(shí)，也可以將其關(guān)閉或改為旁通運(yùn)行以節(jié)約用水。
過(guò)去，在數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)內(nèi)增加自然冷卻需要承擔(dān)額外支出而且工作也更為復(fù)雜，并且自然冷卻只在一些特殊天氣條件下才能夠發(fā)揮作用，比如高緯度地區(qū)。但是，這種情況已經(jīng)發(fā)生變化，由于以下原因，自然冷卻現(xiàn)在被認(rèn)為在大多數(shù)地區(qū)都能夠發(fā)揮作用：
數(shù)據(jù)中心在部分負(fù)載下工作加大了自然冷卻所能帶來(lái)的好處，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)師認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)中心在其生命周期里有相當(dāng)一部分時(shí)間是在較低的負(fù)載下運(yùn)行。IT設(shè)備的動(dòng)態(tài)功率變化更使自然冷卻的作用進(jìn)一步得到加強(qiáng)。
數(shù)據(jù)中心在較高IT回風(fēng)溫度下工作的發(fā)展趨勢(shì)使自然冷卻的可用時(shí)間增多，特別是在較為溫暖的天氣條件下。
現(xiàn)在大多數(shù)新增的自然冷卻可以實(shí)現(xiàn)“部分”自然冷卻工作，極大增加了各種條件下所能節(jié)約的能源數(shù)量。
用以量化自然冷卻節(jié)能性能的工具現(xiàn)在已經(jīng)有所改進(jìn)，常常結(jié)合ROI預(yù)測(cè)產(chǎn)生顯著節(jié)約的可能性。
自然冷卻的實(shí)際工作效果以及控制和監(jiān)控系統(tǒng)的完善增加了人們對(duì)這些模式不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心可靠性造成負(fù)面影響的信心。
壓縮機(jī)旁通功能是所有自然冷卻的一個(gè)核心概念。如何實(shí)現(xiàn)旁通功能（以及實(shí)現(xiàn)節(jié)能）取決于制冷機(jī)組的設(shè)計(jì)，詳情請(qǐng)見下文段落。
自然冷卻的種類
自然冷卻有19種基本類型，其中15種可用于廠房數(shù)據(jù)中心（六種采用風(fēng)側(cè)，九種采用水側(cè)）。其余四種采用水側(cè)方式的自然冷卻由于將冷凝水直接帶進(jìn)數(shù)據(jù)中心使設(shè)備受水損壞的幾率增加，因此不建議在數(shù)據(jù)中心內(nèi)使用。圖1所示為這15種自然冷卻1。在后面的段落中我們將就每種類型進(jìn)一步說(shuō)明。圖中用黃色標(biāo)注的類型將在本文后面章節(jié)中將作詳細(xì)分析。
為了公平地比較不同類型的自然冷卻，應(yīng)將一種自然冷卻類型所需的所有制冷系統(tǒng)組件全部納入考慮。
串聯(lián)/并聯(lián)
自然冷卻可以按以下兩種方式中的一種配置：串聯(lián)或并聯(lián)。
在串聯(lián)配置中，壓縮機(jī)的旁通裝置（比如板式換熱器）與壓縮機(jī)串聯(lián)安裝。這種配置利用熱交換器“預(yù)冷”空氣或水，讓壓縮機(jī)部分轉(zhuǎn)入旁通模式，減少壓縮機(jī)的散熱量，以部分自然冷卻節(jié)省相當(dāng)數(shù)量的壓縮機(jī)能耗。
在并聯(lián)配置中，熱泵的旁通裝置以并聯(lián)形式與熱泵連接。這種配置不支持部分自然冷卻，是一種“要么全有要么全無(wú)”的方式，因此不能以部分自然冷卻節(jié)省能耗。
圖1自然冷卻的兩種類型
下面我們將分別介紹以上各種自然冷卻。每種模式說(shuō)明均首先列出該模式必需的組件（即，完全不借助機(jī)械蒸發(fā)壓縮）。所有說(shuō)明均設(shè)定為需要使用控制系統(tǒng)。
1.采用直接新風(fēng)作為空調(diào)的旁通
關(guān)鍵組件：風(fēng)機(jī)、百葉、風(fēng)門、過(guò)濾器，（在與蒸發(fā)輔助時(shí)還需要用到濕膜棉片和泵）
新風(fēng)自然冷卻（有時(shí)稱作“直接通風(fēng)”），當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，利用風(fēng)機(jī)和百葉從室外經(jīng)過(guò)過(guò)濾器抽取一定數(shù)量的冷風(fēng)并直接送入數(shù)據(jù)中心，請(qǐng)參見圖2。
百葉和風(fēng)門可以控制熱風(fēng)排到室外的數(shù)量以及與數(shù)據(jù)中心送風(fēng)的混合數(shù)量以保持環(huán)境設(shè)定溫度。盡管送風(fēng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)濾，但是并不能完全消除微粒，比如防止煙霧和化學(xué)氣體，進(jìn)入數(shù)據(jù)中心。
這種類型的自然冷卻也可以結(jié)合蒸發(fā)輔助一起使用，這樣室外空氣在進(jìn)入數(shù)據(jù)中心前需要先穿過(guò)潮濕的網(wǎng)狀介質(zhì)。在氣候干燥的地區(qū)，蒸發(fā)輔助可以使溫度降低高達(dá)19°C(35°F)，延長(zhǎng)自然冷卻的可用時(shí)間。這種制冷效果類似于一個(gè)人從大海中出來(lái)，感受到?jīng)鲲`颼的海風(fēng)。需要注意的是，這種類型的自然冷卻在結(jié)合蒸發(fā)輔助使用時(shí)會(huì)增加數(shù)據(jù)中心的濕度，因?yàn)橹苯铀腿霐?shù)據(jù)中心的新風(fēng)會(huì)先經(jīng)過(guò)蒸發(fā)環(huán)節(jié)。蒸發(fā)輔助在干燥氣候環(huán)境下優(yōu)勢(shì)最大。如果是較為潮濕的天氣環(huán)境，則應(yīng)結(jié)合ROI（投資回報(bào)率）評(píng)估是否使用蒸發(fā)輔助。這種類型的自然冷卻支持在部分自然冷卻下運(yùn)行。
圖2采用直接新風(fēng)作為空調(diào)的旁通
2.采用空氣換熱器作為空調(diào)的旁通
關(guān)鍵組件：風(fēng)機(jī)、固定板式空氣換熱器，（在與蒸發(fā)輔助結(jié)合使用時(shí)還需要用到濕膜棉片和泵）
采用空氣換熱器作為空調(diào)旁通的模式（有時(shí)稱作“間接通風(fēng)”），當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，利用室外空氣間接為數(shù)據(jù)中心制冷。這種模式使用風(fēng)機(jī)將室外冷風(fēng)吹到一組板或盤管上面，冷卻板或管的另一側(cè)的數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱空氣，將數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣與室外空氣完全隔離（請(qǐng)參見圖3a）。這種類型的自然冷卻也可以與蒸發(fā)輔助結(jié)合使用，向板或管的外層噴水以便進(jìn)一步降低室外空氣的溫度，從而冷卻數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱風(fēng)。和前面一種類型的自然冷卻不同，這里的蒸發(fā)輔助不會(huì)增加數(shù)據(jù)中心內(nèi)的濕度。圖3b展示的是帶有蒸發(fā)輔助的空氣換熱器以及采用這種類型自然冷卻的完整制冷系統(tǒng)。這種類型的自然冷卻既能支持在完全自然冷卻下運(yùn)行也支持在部分自然冷卻下運(yùn)行。
圖3a采用空氣換熱器作為空調(diào)的旁通
圖3b帶有蒸發(fā)輔助的空氣換熱器（左）以及采用空氣換熱器式空調(diào)自然冷卻的完整制冷系統(tǒng)（右）
3.采用熱輪換熱器作為空調(diào)的旁通
關(guān)鍵組件：風(fēng)機(jī)、熱輪換熱器（在與蒸發(fā)輔助結(jié)合使用時(shí)還需要用到濕膜棉片和泵)
采用熱輪換熱器作為空調(diào)旁通的模式，當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，利用風(fēng)機(jī)將室外冷風(fēng)吹入熱輪換熱器，以使數(shù)據(jù)中心空間保持較為干燥的環(huán)境。請(qǐng)參見圖4的示意圖和熱輪換熱器圖片。熱輪換熱器采用特殊換熱材質(zhì)，這種材質(zhì)可以防止污染物污染數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣。這種類型的自然冷卻也可以與蒸發(fā)輔助結(jié)合使用，室外空氣在進(jìn)入數(shù)據(jù)中心前需要先穿過(guò)潮濕的網(wǎng)狀介質(zhì)。這種類型的自然冷卻即支持在完全自然冷卻下運(yùn)行也支持在部分自然冷卻下運(yùn)行。
圖4采用熱輪換熱器作為空調(diào)的旁通（左）以及熱輪換熱器圖片（右）
4.采用熱交換器作為冷水機(jī)組的旁通
關(guān)鍵組件：冷卻塔、泵、閥、板式換熱器、CRAH
采用熱交換器作為冷水機(jī)組旁通的模式，當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，利用冷凝水間接冷卻數(shù)據(jù)中心的冷凍水。泵將冷凝水送入并穿過(guò)板式換熱器，從CRAH使用的冷凍水得以冷卻，而無(wú)需將兩種水混合，請(qǐng)參見圖5。冷水機(jī)組的旁通閥可以根據(jù)冷凝水的冷凍溫度決定是否關(guān)閉。這種類型的自然冷卻在熱交換器與冷水機(jī)組串聯(lián)連接時(shí)可以支持部分運(yùn)行。盡管在本文中不作詳細(xì)探討，但是這種類型的自然冷卻也可以使用大型水體（比如，湖泊）作為冷凝水水源。
圖5采用熱交換器作為冷水機(jī)組的旁通
5.采用內(nèi)置熱虹吸管作為冷水機(jī)組壓縮機(jī)的旁通
關(guān)鍵組件：冷卻塔或干式冷卻器、帶有熱虹吸系統(tǒng)的冷水機(jī)組、泵、閥、CRAH
一些冷水機(jī)組支持內(nèi)置熱虹吸管作為壓縮機(jī)旁通的自然冷卻，允許當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)關(guān)閉壓縮機(jī)。在這種模式下，冷水機(jī)組被用作簡(jiǎn)單的熱交換器。熱虹吸現(xiàn)象使熱的制冷劑自然地流入冷凝水盤管，在這里制冷劑得到冷卻。然后經(jīng)過(guò)冷卻的制冷劑在重力作用下或在泵的輔助下返回蒸發(fā)器以冷卻數(shù)據(jù)中心的冷凍水。制冷劑重新變熱，然后按照之前的步驟循環(huán)往復(fù)。熱虹吸特征無(wú)需板式換熱器。但是，這種自然冷卻不允許冷水機(jī)組在部分自然冷卻下運(yùn)行，因?yàn)樵跓岷缥Ｊ焦ぷ鲿r(shí)，壓縮機(jī)必須關(guān)閉。
關(guān)鍵組件：干式冷卻器、泵、閥、CRAH（在與蒸發(fā)冷卻器結(jié)合使用時(shí)還需要用到濕膜棉片和泵）
采用干式冷卻器作為風(fēng)冷冷水機(jī)旁通的自然冷卻，當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，利用一種叫做干式冷卻器的熱交換器直接冷卻數(shù)據(jù)中心內(nèi)的冷凍水。泵將冷凍水（通?；煊幸叶迹┧腿氩⒋┻^(guò)干式冷卻器，在這里利用室外冷風(fēng)冷卻冷凍水，然后將冷卻后的冷凍水送往CRAH，請(qǐng)參見圖6a。冷水機(jī)的旁通閥可根據(jù)室外冷風(fēng)的冷凍程度決定關(guān)閉或在更高效率下運(yùn)行。只有當(dāng)熱交換器與冷水機(jī)串聯(lián)連接時(shí)才支持在部分自然冷卻下運(yùn)行。請(qǐng)注意，圖6a中的干式冷卻器和控制器已完全整合到風(fēng)冷冷水機(jī)解決方案中。這是這種自然冷卻類型的設(shè)定解決方案。與現(xiàn)場(chǎng)安裝同樣的組件相比，這種成套式解決方案占用面積較小，而且更易于掌控且效率更高。采用這種自然冷卻的風(fēng)冷冷水機(jī)解決方案，請(qǐng)參見圖6b。
圖6a采用干式冷卻器作為風(fēng)冷冷水機(jī)組的旁通
圖6b帶有干式冷卻器的風(fēng)冷冷水機(jī)組
這種類型的自然冷卻也可以結(jié)合蒸發(fā)輔助使用，室外風(fēng)經(jīng)過(guò)潮濕的網(wǎng)狀介質(zhì)或穿過(guò)水霧得以進(jìn)一步冷卻，從而更加降低冷凍水的溫度，提高自然冷卻的可用時(shí)間。這時(shí)應(yīng)注意用蒸發(fā)冷卻器代替干式冷卻器。
7.采用次級(jí)盤管作為CRAC壓縮機(jī)的旁通
關(guān)鍵組件：干式冷卻器、泵、帶有次級(jí)盤管的CRAC（在與蒸發(fā)冷卻器結(jié)合使用時(shí)還需要用到濕膜棉片和泵）
在這種類型的自然冷卻下，直膨式（DX）CRAC包含一個(gè)獨(dú)立的次級(jí)冷凝水盤管，可在自然冷卻時(shí)使用。當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，泵將冷凝水送入并穿過(guò)干式冷卻器，在這里利用室外冷風(fēng)使冷凝水冷卻，然后將冷卻后的冷凝水送到CRAC的次級(jí)盤管（圖7）。這種類型的自然冷卻支持部分運(yùn)行，也可以與蒸發(fā)輔助結(jié)合使用，但應(yīng)注意將干式冷卻器換成蒸發(fā)冷卻器。另外，還應(yīng)注意雖然可以使用冷卻塔來(lái)冷卻冷凝水，但那樣會(huì)增加水處理要求，因此不推薦在數(shù)據(jù)中心內(nèi)使用
圖7采用次級(jí)盤管作為CRAC壓縮機(jī)的旁通
比較不同自然冷卻
自然冷卻必須盡可能寬泛地利用室外條件，以便延長(zhǎng)自然冷卻工作時(shí)間，節(jié)省能源。但是，在極端酷熱的天氣條件下，還是需要至少部分采用制冷劑制冷模式（即，機(jī)械制冷），以便在節(jié)能的同時(shí)，保證數(shù)據(jù)中心環(huán)境的可靠性。自然冷卻的兩個(gè)關(guān)鍵特征可以在這方面發(fā)揮作用：
壓縮機(jī)減低負(fù)載運(yùn)行，支持部分自然冷卻運(yùn)行
蒸發(fā)輔助
在圖1中我們列出了15種自然冷卻，并且標(biāo)識(shí)出其中具備以上兩個(gè)關(guān)鍵特征的6種自然冷卻。下面我們將在表1中比較這六種自然冷卻的各項(xiàng)質(zhì)化特征。藍(lán)色陰影表明該種自然冷卻在這一特性上表現(xiàn)最佳。表2將比較這6種自然冷卻的量化特征。
表1不同自然冷卻的量化比較(藍(lán)色標(biāo)注表明其在該特性上表現(xiàn)最佳)
樓體的兼容性
采用新風(fēng)、空氣換熱器和熱輪換熱器作為旁通的空調(diào)需要在室外冷卻設(shè)備到數(shù)據(jù)中心IT機(jī)房之間敷設(shè)風(fēng)管。一般來(lái)說(shuō)，這需要在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)專門為這些風(fēng)管預(yù)留敷設(shè)空間，或者在設(shè)計(jì)時(shí)將IT機(jī)房布置在鄰近室外冷卻設(shè)備的位置。因此，這些類型的自然冷卻通常較難安裝到現(xiàn)有的樓體和多層建筑中。使用水管的自然冷卻則在安裝上更具靈活性，因?yàn)樗軅鳠嵴加玫奈锢砜臻g要小得多，比較容易適應(yīng)現(xiàn)有建筑條件。
可改造性
一般來(lái)說(shuō)，改造的目的是要盡可能多的重復(fù)利用現(xiàn)有制冷基礎(chǔ)設(shè)施。但是要將傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)改造為采用直接通風(fēng)節(jié)能空調(diào)幾乎是不可能的，因?yàn)樗鼈兿嗷ゲ荒芗嫒荩▊鹘y(tǒng)系統(tǒng)使用水冷，而直接通風(fēng)空調(diào)使用風(fēng)冷）。在使用CRAH或CRAC機(jī)組的數(shù)據(jù)中心里，有三種方式可以在將現(xiàn)有設(shè)備改造成自然冷卻。
第一種也是最常見的一種是增加一臺(tái)熱交換器作為水冷冷水機(jī)的旁通（即，利用熱交換器其作為冷水機(jī)旁通的自然冷卻）。這通常需要在冷水機(jī)附近安裝一臺(tái)板式換熱器，并相應(yīng)配置控制裝置和旁通閥。熱交換器比冷水機(jī)小很很多，因此在現(xiàn)有冷水機(jī)房?jī)?nèi)一般都會(huì)有足夠的空間安裝熱交換器。
第二種方法是為風(fēng)冷冷水機(jī)增加一臺(tái)熱交換器作為旁通（即，利用蒸發(fā)冷卻器作為冷水機(jī)旁通的自然冷卻）。這通常需要在冷水機(jī)附近安裝一臺(tái)蒸發(fā)冷卻器，并相應(yīng)配置控制裝置和旁通閥。根據(jù)氣候條件的不同，蒸發(fā)冷卻器的總占地面積可能比冷水機(jī)大得多，因此需要有足夠的安裝空間。
第三種方法是為直膨式乙二醇制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)增加一臺(tái)熱交換器作為旁通（即，利用次級(jí)盤管作為CRAC壓縮機(jī)旁通的自然冷卻）。這種方式非常難以執(zhí)行且可行性不高，因?yàn)榇渭?jí)盤管必須安裝在制冷機(jī)組內(nèi)部。改造這種類型的制冷系統(tǒng)需要將整個(gè)CRAC機(jī)組更換為包含有次級(jí)盤管的機(jī)組。
控制的復(fù)雜程度
自然冷卻和制冷劑模式之間的轉(zhuǎn)換過(guò)渡可能會(huì)非常復(fù)雜，在轉(zhuǎn)換過(guò)渡期間還可能會(huì)造成暫時(shí)的制冷損失。從根本上說(shuō)，這種轉(zhuǎn)換過(guò)渡的可靠性取決于控制系統(tǒng)。配有自然冷卻的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制制冷系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)結(jié)合硬件同步進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。這類控制系統(tǒng)就比根據(jù)特殊制冷系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)定制的控制系統(tǒng)要可靠得多。
利用空氣換熱器或熱輪換熱器作為空調(diào)旁通的自然冷卻，其控制系統(tǒng)最為簡(jiǎn)單?？刂葡到y(tǒng)最為復(fù)雜的是利用熱交換器作為冷水機(jī)組旁通的自然冷卻，因?yàn)榘迨綋Q熱器需要冷凝水溫度較低而冷水機(jī)組需要冷凝水溫度較高，這之間形成了一個(gè)“死區(qū)”。
數(shù)據(jù)中心濕度控制
表1中除了一種自然冷卻之外，其它完全自然冷卻均將室外空氣與數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣相互隔離。因此，即使室外濕度水平較高，也不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)的濕度造成影響。但是，采用直接新風(fēng)作為空調(diào)旁通的自然冷卻由于將室外空氣直接送入數(shù)據(jù)中心，所以在氣候潮濕時(shí)，這種自然冷卻的可用時(shí)間將大大減少。盡管了可以采取措施控制濕度，但是因此所額外消耗掉的能源可能會(huì)抵消自然冷卻所節(jié)省的能源。
平均壽命
水冷式制冷系統(tǒng)通常比風(fēng)冷式制冷系統(tǒng)的平均壽命短些。因?yàn)樗鬟^(guò)管道會(huì)產(chǎn)生積垢。對(duì)于與使用蒸發(fā)輔助的制冷系統(tǒng)，其限制因素主要在于蒸發(fā)表面?？傮w來(lái)看，任何制冷系統(tǒng)的平均壽命都很大程度上取決于在生命周期內(nèi)維護(hù)次數(shù)。
可用性風(fēng)險(xiǎn)
所有類型的自然冷卻都可能遭受外部威脅，比如颶風(fēng)、龍卷風(fēng)和地震。但是，還有一些更為常見的威脅，我們必須加以考慮。
冷卻水損失—數(shù)據(jù)中心附近如果有施工項(xiàng)目，那么市政供水就有可能被切斷，這種情況可能會(huì)事先通知，也可能是突發(fā)狀況。由于水冷冷水機(jī)一般完全依賴于冷卻塔才能持續(xù)工作，利用熱交換器作為冷水機(jī)旁通的自然冷卻是最容易受此影響的一種自然冷卻類型。通常，針對(duì)這個(gè)問題，我們可以安裝一個(gè)容量足以維持冷水機(jī)24小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作的儲(chǔ)水罐來(lái)予以解決。配備了蒸發(fā)輔助的其它自然冷卻受此威脅的可能性相對(duì)要小很多，因?yàn)樗氁釤?、干燥的室外天氣條件也同時(shí)發(fā)生。
如果系統(tǒng)在整年里都依賴于蒸發(fā)輔助來(lái)制冷，那么也容易受到冷卻水損失的影響。我們可以安裝前面提到的儲(chǔ)水罐或使用機(jī)械制冷系統(tǒng)來(lái)承擔(dān)100%制冷負(fù)載。
空氣質(zhì)量差—將室外空氣直接送入數(shù)據(jù)中心的自然冷卻可能會(huì)對(duì)IT設(shè)備造成隱患。此類制冷系統(tǒng)的有些空氣過(guò)濾器可以有效過(guò)濾微米級(jí)的微粒，比如微生物。但是，新風(fēng)自然冷卻還面臨火山灰，附近火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧或沙塵暴等威脅，在這些情況下過(guò)濾器很快就會(huì)被堵塞，從而需要轉(zhuǎn)換到制冷劑制冷模式。針對(duì)這種威脅，可以安裝冗余冷水機(jī)組為整個(gè)數(shù)據(jù)中心制冷。對(duì)于使用在蒸發(fā)輔助內(nèi)使用濕式介質(zhì)的自然冷卻，介質(zhì)片上可能會(huì)堆積微粒。因此，發(fā)生這種情況時(shí)，很可能需要更換介質(zhì)片。
ASHRAE曾出版過(guò)題目為《數(shù)據(jù)通訊環(huán)境內(nèi)的微粒和氣體污染》的白皮書和書籍。兩種出版物都詳細(xì)闡述了氣體和微粒污染在不同自然冷卻下可能導(dǎo)致的故障，特別是工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)直接新風(fēng)自然冷卻下可能會(huì)出現(xiàn)的故障。同時(shí)，還介紹了確保無(wú)故障運(yùn)行所允許使用的物質(zhì)和可接受的工作環(huán)境。
數(shù)據(jù)中心內(nèi)的消防—采用氣體滅火劑消防系統(tǒng)（即，F(xiàn)M200、INERGEN、ECARO-25）的滅火系統(tǒng)必須對(duì)數(shù)據(jù)中心空間進(jìn)行密封以便保證氣體滅火劑能夠達(dá)到足以滅火的濃度。這要求關(guān)閉所有風(fēng)門和入口，從而對(duì)直接新風(fēng)自然冷卻造成問題。和應(yīng)對(duì)空氣質(zhì)量差的威脅一樣，我們可以使用機(jī)械制冷系統(tǒng)承擔(dān)100%制冷負(fù)載來(lái)解決這個(gè)問題。
占地面積
不同制冷系統(tǒng)的占地面積取決于各個(gè)系統(tǒng)所需全部組件所占用的空間，包括自然冷卻的組件和數(shù)據(jù)中心內(nèi)的制冷單元。占地面積以數(shù)據(jù)中心的額定容量為準(zhǔn)（即，數(shù)據(jù)中心可支持的最大IT負(fù)載）。采用新風(fēng)作為空調(diào)旁通的制冷系統(tǒng)占地面積最小。采用空氣換熱器作為空調(diào)旁通的制冷系統(tǒng)占地面積稍高一些，因?yàn)樵黾恿丝諝鈸Q熱器。采用熱輪換熱器作為空調(diào)旁通的制冷系統(tǒng)占地面積是所有“基于空氣”的自然冷卻中最大的，幾乎和需要使用冷卻塔的冷供水機(jī)組一樣大。
是否需要制冷劑模式作為后備
雖然制冷系統(tǒng)可以完全放棄制冷劑制冷模式，而完全采用自然冷卻，但這樣做也會(huì)增加宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，因此不建議在對(duì)可用性要求較高的生產(chǎn)型數(shù)據(jù)中心內(nèi)使用。此外，全球終年處于寒冷氣候下的地方非常少。即使是在終年處于寒冷氣候下的地方，很少的地點(diǎn)具備數(shù)據(jù)中心運(yùn)行所需的可接入性、光纖接入、勞動(dòng)力和其它資源。因此，大多數(shù)情況下，自然冷卻至少需要達(dá)到部分額定容量的制冷劑后備模式來(lái)幫助度過(guò)一年中最熱的日子。自然冷卻中“熱交換”次數(shù)越多，越需要配置達(dá)到100%額定容量的制冷劑后備模式。
比如，一個(gè)數(shù)據(jù)中心采用熱交換器作為冷水機(jī)旁通的自然冷卻，它會(huì)在三個(gè)位置實(shí)施熱交換：CRAH、板式換熱器和冷卻塔。對(duì)于這個(gè)數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，要在100%自然冷卻下向服務(wù)器輸送溫度為20°C(68°F)的空氣，室外濕球溫度的最大值必須終年保持在2°C(35°F)或以下4。如果冷水機(jī)負(fù)載降低至設(shè)計(jì)容量的50%，室外濕球溫度的最大值必須終年保持在7°C(45°F)或以下，但這個(gè)溫度對(duì)于數(shù)據(jù)中心所處的實(shí)際狀況來(lái)說(shuō)仍然太低。這就是為什么這類自然冷卻需要一套達(dá)到100%額定容量的冷水機(jī)組作為后備機(jī)械制冷系統(tǒng)。
采用直接新風(fēng)作為空調(diào)旁通的自然冷卻不需要任何熱交換，因?yàn)槭彝饪諝馐潜恢苯铀腿霐?shù)據(jù)中心。因此，配置一個(gè)達(dá)到部分額定容量的機(jī)械制冷系統(tǒng)，它就可以在較干燥的氣候條件下全年運(yùn)行。但是鑒于前面講過(guò)的空氣質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，以及需要控制濕度，最好還是配置達(dá)到全部額定容量的機(jī)械制冷系統(tǒng)。采用空氣換熱器作為空調(diào)旁通的自然冷卻雖然有一次“熱交換”，但卻避免了空氣質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和濕度控制問題，因此也就可以節(jié)約購(gòu)置和運(yùn)行達(dá)到全部額定容量的機(jī)械制冷系統(tǒng)所需的費(fèi)用。
未來(lái)，虛擬機(jī)將允許把發(fā)生故障的關(guān)鍵應(yīng)用進(jìn)程轉(zhuǎn)移到其它數(shù)據(jù)中心，因此一些數(shù)據(jù)中心將有可能全年采用自然冷卻而無(wú)需配置制冷劑模式作為后備。IT設(shè)備的進(jìn)風(fēng)溫度臨界值未來(lái)也有望提高，更增加了自然冷卻下全天候運(yùn)行的可能性。
表2不同自然冷卻的量化比較
表2的假設(shè)條件
數(shù)據(jù)中心容量：1,000kW（無(wú)冗余）
地址：美國(guó)密蘇里州圣路易斯
IT總負(fù)載：500kW
行級(jí)制冷（水側(cè)自然冷卻）懸掛吊頂（風(fēng)側(cè)自然冷卻）熱氣流遏制（所有模式）
CRAH變速風(fēng)機(jī)
服務(wù)器內(nèi)平均溫差：13.9°C/25°F機(jī)架平均進(jìn)風(fēng)溫度：24°C/75°F55%相對(duì)濕度下服務(wù)器最大進(jìn)風(fēng)量最大露點(diǎn)溫度：10°C/60°F
冷卻器氣流與IT氣流比：120%冷凍水設(shè)計(jì)溫差：6.7°C/12°F冷水機(jī)COP*IPLV：9
最低冷卻塔水溫：4.4°C/40°F使用浸入式加熱器防止凍結(jié)
冷卻塔設(shè)計(jì)溫度：5.6°C/10°F
年度耗水量
使用冷卻塔的自然冷卻與其它自然冷卻相比最為耗水，因?yàn)樗畷?huì)在冷卻塔里蒸發(fā)，而且這種蒸發(fā)終年不斷。冷卻塔的耗水量大約為每分鐘151.4升/1000噸制冷量（每分鐘40加侖）8。其它自然冷卻所使用的蒸發(fā)輔助，其耗水量要少得多，因?yàn)槊磕曛粫?huì)在較熱的時(shí)期才會(huì)用到蒸發(fā)輔助。
整個(gè)制冷系統(tǒng)的資本成本
資本成本包括所有物料、安裝的人工、設(shè)計(jì)成本以及與整個(gè)制冷系統(tǒng)相關(guān)的所有項(xiàng)目費(fèi)用。比如，以“使用熱交換器作為冷水機(jī)旁通”的自然冷卻為例，冷水機(jī)也包括在資本成本內(nèi)。事實(shí)上，相比其它系統(tǒng)，這種制冷系統(tǒng)的資本成本是最高的，因?yàn)樗€包括冷卻塔、管道、泵和定制控制系統(tǒng)的額外成本。定制控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和執(zhí)行都會(huì)產(chǎn)生較大的成本支出，因?yàn)槿绻鱾€(gè)組件由不同供應(yīng)商提供，那么就需要專門進(jìn)行代碼設(shè)置、測(cè)試、驗(yàn)證和調(diào)試以確保整個(gè)制冷系統(tǒng)安全可靠并且能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期節(jié)能目標(biāo)。系統(tǒng)“調(diào)試”可能長(zhǎng)達(dá)一年甚至更長(zhǎng)時(shí)間，在這期間調(diào)試成本也在不斷產(chǎn)生。盡管我們?cè)谶@里將這些成本視為資本成本進(jìn)行分析，但是它們也可看作是運(yùn)營(yíng)成本。
制冷系統(tǒng)如果采用以蒸發(fā)冷卻器作為冷水機(jī)旁通的自然冷卻，則可以節(jié)約23%左右的成本，因?yàn)樗恍枰懊嫠f(shuō)的散熱組件和調(diào)試。但是，這種系統(tǒng)的效率較低，因而導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的總體PUE惡化。
整個(gè)制冷系統(tǒng)的年度維護(hù)成本
冷水機(jī)/冷卻塔系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心非常常見的制冷系統(tǒng)，可用作其它制冷系統(tǒng)維護(hù)成本的參考基準(zhǔn)。因此，表2中的年度維護(hù)成本顯示的是與冷水機(jī)/冷卻塔制冷系統(tǒng)維護(hù)成本的比值。年度維護(hù)包括對(duì)各種模式下制冷系統(tǒng)所有組件的維護(hù)，包括自然冷卻。比如，在利用熱交換器作為冷水機(jī)旁通的自然冷卻下，冷水機(jī)也包括在維護(hù)成本內(nèi)。使用“風(fēng)冷”自然冷卻的制冷系統(tǒng)，其維護(hù)成本比采用其它需要較多組件且更復(fù)雜自然冷卻的制冷系統(tǒng)低。
總制冷耗能
這是整個(gè)制冷系統(tǒng)的總體能耗。能源成本最高的自然冷卻是采用次級(jí)盤管作為CRAC旁通的自然冷卻類型。主要是因?yàn)榕渲梅植际街评湎到y(tǒng)需要承擔(dān)能源損失。能源成本最低的自然冷卻是采用空氣換熱器作為空調(diào)旁通的自然冷卻類型。采用熱輪換熱器作為空調(diào)旁通的自然冷卻，其能源成本比它略高一點(diǎn)。
由于大部分1MW及以上數(shù)據(jù)中心都使用傳統(tǒng)冷凍水/冷卻塔系統(tǒng)，因此我們也可以將傳統(tǒng)冷凍水/冷卻塔系統(tǒng)的能耗作為自然冷卻的能耗基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)系統(tǒng)假設(shè)為無(wú)遏制系統(tǒng)，無(wú)自然冷卻，冷凍水供水溫度為7.2°C(45°F)，使用CRAH勻速風(fēng)機(jī)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)條件，圖8按照大型數(shù)據(jù)中心通常所處的11個(gè)城市，就各種自然冷卻的制冷負(fù)載因數(shù)（CLF）與基準(zhǔn)冷水機(jī)進(jìn)行了比較。CLF是數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)PUE的一部分。
除一些最極端的氣候環(huán)境以外，比如新加坡，所有自然冷卻均比基準(zhǔn)制冷系統(tǒng)更加節(jié)省能源。利用空氣換熱器作為空調(diào)旁通的自然冷卻，其制冷耗能最低，幾乎所有天氣條件下的平均耗能都在381,385千瓦時(shí)，約為基準(zhǔn)制冷系統(tǒng)平均能耗1,834,403千瓦時(shí)的75%。利用熱輪換熱器作為空調(diào)旁通的自然冷卻在節(jié)能方面也表現(xiàn)良好。
圖8各種自然冷卻與基準(zhǔn)模式的制冷耗能比較
年度工作時(shí)數(shù)—完全自然冷卻下
這是指采用各種自然冷卻的系統(tǒng)，每年在100%自然冷卻下工作的時(shí)數(shù)。這里的假設(shè)條件是：位于美國(guó)密蘇里州圣路易斯市的1MW數(shù)據(jù)中心，IT負(fù)載為50%（工作時(shí)數(shù)很大程度上取決于地理位置）。由于數(shù)據(jù)中心需要達(dá)到一定濕度要求，如果系統(tǒng)采用利用直接新風(fēng)作為空調(diào)旁通的自然冷卻，其每年的在100%自然冷卻下工作的時(shí)數(shù)相對(duì)最短。如果系統(tǒng)采用利用空氣換熱器作為空調(diào)旁通的自然冷卻，那么它每年在100%自然冷卻下工作的時(shí)數(shù)可以達(dá)到7,074小時(shí)。
年度工作時(shí)數(shù)—部分自然冷卻下
當(dāng)室外天氣條件迫使自然冷卻不能單獨(dú)完成對(duì)數(shù)據(jù)中心的制冷而需要借助壓縮機(jī)制冷時(shí)，系統(tǒng)可以在部分自然冷卻下運(yùn)行。這對(duì)于任何自然冷卻來(lái)說(shuō)都是非常重要的特性，因?yàn)槭澜缟虾苌儆械胤娇梢匀曛С?00%自然冷卻下運(yùn)行。在一些地方，系統(tǒng)在部分自然冷卻下的工作時(shí)數(shù)遠(yuǎn)高于在完全自然冷卻下的工作時(shí)數(shù)，而且能夠節(jié)省更多能源。由于數(shù)據(jù)中心需要達(dá)到一定濕度要求，如果系統(tǒng)采用利用直接新風(fēng)作為空調(diào)旁通的自然冷卻，其在部分自然冷卻下的工作時(shí)數(shù)相對(duì)最短。
預(yù)計(jì)年度PUE
能源利用率（PUE）是整個(gè)數(shù)據(jù)中心總耗能與IT設(shè)備總耗能的比值。這個(gè)年度預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以常見的能源基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ)。利用次級(jí)盤管作為CRAC壓縮機(jī)旁通的自然冷卻，其年度PUE值最差—1.39。利用空氣換熱器作為空調(diào)旁通的自然冷卻，其PUE值最好—1.25，或者說(shuō)整個(gè)數(shù)據(jù)中心的能耗與圖8所示的基準(zhǔn)系統(tǒng)平均PUE（1.68）相比低26%。
影響自然冷卻運(yùn)行的因素
許多因素能夠?qū)Σ糠肿匀焕鋮s下的工作時(shí)數(shù)產(chǎn)生影響。其中最主要的因素是數(shù)據(jù)中心所在的地理位置。但是，數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制冷設(shè)定值也會(huì)產(chǎn)生很大影響。
地理位置
自然冷卻的使用完全取決于數(shù)據(jù)中心的地理位置。即使在部分自然冷卻下工作時(shí)，地理位置的季節(jié)性氣候條件也至關(guān)重要。ASHRAE、美國(guó)國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)國(guó)家海洋和大氣局是少數(shù)幾家提供天氣數(shù)據(jù)以供評(píng)估自然冷卻可用時(shí)間的機(jī)構(gòu)。這些數(shù)據(jù)通常稱作“bin氣象數(shù)據(jù)”，因?yàn)闅庀髷?shù)據(jù)以溫度范圍進(jìn)行表現(xiàn)。利用某個(gè)地理位置的氣象數(shù)據(jù)可以計(jì)算出自然冷卻的可用時(shí)數(shù)。
制冷系統(tǒng)制冷設(shè)定值
增加自然冷卻可用時(shí)間的方法主要有兩種：1）將數(shù)據(jù)中心搬到較為寒冷的地區(qū)，以及2）提高服務(wù)器的設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)溫度。第一種方法對(duì)于已有數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)顯然是不現(xiàn)實(shí)的。第二種方法則具有可行性，而且現(xiàn)在不論是新建數(shù)據(jù)中心還是已有數(shù)據(jù)中心都適用。事實(shí)上，ASHRAETC9.9標(biāo)準(zhǔn)的2008年版本已經(jīng)將服務(wù)器的最大進(jìn)風(fēng)（干球）溫度從原來(lái)的25°C(77°F)提高到27°C(80.6°F)。不過(guò)，IT送風(fēng)溫度能夠提升多少取決于熱風(fēng)和冷風(fēng)隔離遏制的效果。
熱冷氣流隔離
如果機(jī)柜布置不合理或者氣流管理不當(dāng)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱風(fēng)和冷風(fēng)會(huì)發(fā)生混合。如果制冷設(shè)定值提高到27°C(80.6°F)，到送風(fēng)到達(dá)服務(wù)器進(jìn)風(fēng)口時(shí)，溫度可能已經(jīng)接近32°C(90°F)。這就是為什么制冷系統(tǒng)設(shè)定值通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于服務(wù)器進(jìn)風(fēng)溫度的原因。
為了提高制冷系統(tǒng)設(shè)定值并從而延長(zhǎng)自然冷卻可用時(shí)間，必須將熱風(fēng)和冷風(fēng)分開。我們可以利用冷通道氣流遏制系統(tǒng)和熱通道氣流遏制系統(tǒng)達(dá)到這個(gè)目的。但是，熱通道遏制可以提供更多的自然冷卻可用時(shí)間，因此更受新建數(shù)據(jù)中心青睞。任何使用自然冷卻的數(shù)據(jù)中心在使用氣流遏制系統(tǒng)后都可以在很大程度上提高效率。因此如果使用自然冷卻，沒有理由不配置氣流遏制系統(tǒng)。
過(guò)去，自然冷卻被看做是主要制冷系統(tǒng)的節(jié)能補(bǔ)充措施。大部分的設(shè)計(jì)都遵循這一理念，因此自然冷卻可以關(guān)閉并且數(shù)據(jù)中心仍然可以在基本的制冷模式下運(yùn)行。但是，隨著數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的不斷進(jìn)步，自然冷卻開始成為主要的工作模式，為數(shù)據(jù)中心改善成本效率提供了新的可能性：
如果設(shè)計(jì)允許部分自然冷卻在最糟糕的條件下運(yùn)行，讓壓縮機(jī)系統(tǒng)在任何時(shí)候無(wú)需承擔(dān)全部數(shù)據(jù)中心負(fù)載，那么我們可以考慮降低壓縮機(jī)系統(tǒng)的選型；
如果設(shè)計(jì)允許完全自然冷卻在最糟糕的條件下運(yùn)行，我們可以考慮完全移除壓縮機(jī)系統(tǒng)，讓數(shù)據(jù)中心一直在自然冷卻下運(yùn)行；
如果設(shè)計(jì)允許完全自然冷卻在除少數(shù)最糟糕條件以外的情況下運(yùn)行，我們可以考慮為IT系統(tǒng)增加控制系統(tǒng)，以便在最差的室外天氣條件下保護(hù)IT負(fù)載。這樣做之后，壓縮機(jī)系統(tǒng)也可以完全移除。這種控制系統(tǒng)能夠利用前瞻的主動(dòng)能源管理或通過(guò)將IT負(fù)載轉(zhuǎn)移到其它位置來(lái)保證服務(wù)器的正常工作。
減少和移除壓縮機(jī)系統(tǒng)的使用可以極大提高數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的效率。
結(jié)論
在過(guò)去，制冷系統(tǒng)自然冷卻在大多數(shù)數(shù)據(jù)中心內(nèi)并沒有得到重視。這主要是因?yàn)槟菚r(shí)電力成本較低，IT設(shè)備供風(fēng)溫度較低，并且還沒有頒布碳排放法規(guī)。今天，各種標(biāo)準(zhǔn)，例如
ANSI/ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)90.1-2010，和各項(xiàng)法規(guī)，如《英國(guó)碳減排承諾》，均要求數(shù)據(jù)中心減少耗能。一些自然冷卻在許多氣候條件都能有效減少能耗。數(shù)據(jù)中心操作員可以根據(jù)自己所處的氣候條件找出可以作為系統(tǒng)首選工作方式的自然冷卻，并將機(jī)械制冷系統(tǒng)作為輔助工作方式或后備。
在某些天氣條件時(shí)，一些制冷系統(tǒng)在自然冷卻下運(yùn)行可以節(jié)省超過(guò)70%的年度制冷能源成本，相應(yīng)的年度PUE也會(huì)有超過(guò)15%的改善。但是，市面上有至少15種不同類型的自然冷卻，由于沒有明確的行業(yè)定義，因此難以比較、選擇或說(shuō)明。本文對(duì)這些不同種類自然冷卻的術(shù)語(yǔ)和定義進(jìn)行了介紹并且利用關(guān)鍵數(shù)據(jù)中心特性比較它們各自的性能表現(xiàn)，以幫助設(shè)計(jì)師根據(jù)實(shí)際情況作出最佳選擇。
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