节能是数据中心规划阶段的一项重要内容。空调制冷系统是节能潜力最大的基础设施子系 统，而空调制冷系统节能不仅是设备选用问题，它直接涉及整个数据中心的初期投资成本、建 设周期、物理环境（选址）、机房物理结构设计、机房物理尺寸和形状、制冷技术和相应的设 备等，所以空调制冷系统的规划必须在整个数据中心规划阶段就开始并成为其重要内容之一。
在本书1. 8节中对数据中心的节能技术已经做了全面的论述，一个未刻意进行节能设计的 符合TIA-942 IV级的高可用等级的数据中心，空调制冷系统占总能耗的45% 。在1. 8. 7节中进一步讲到制冷系统节能潜力及对HJE值的贡献，在传统数据中心系统能耗指标TOE =3的情况下，制冷系统占1.52。也就是说，当IT 负载功率为lOOkW时，制冷系统要消耗152kW的功率。其中，湿度调节用10kW,空调用 30kW,制冷用llOkW。制冷用115kW。机房的热源除IT设备lOOkW之外，还包括照明及辅 助用电设备10kw、UPS供电损耗20kW、谐波治理及其他供电设备损耗15kW、空调送风及 湿度调节设备损耗40kW,再加上机房防护结构的传热和冷气的泄漏损耗等。要低消这些热 源产生的热量大概需要200kW左右的冷量。但是，按照空调机制冷能效比为1:3的情况， llOkW的制冷功率可产生330kW的冷量，这之间巨大的差距是空调制冷效率降低造成的。 在实际运行中，空调机制冷效率根本得不到充分的发挥，影响空调机制冷效率的主要因素 是：空调布局和气流组织问题，造成空调回风温度降低；室外与室内机的匹配问题、多台空 调机制冷和湿度调节运行状态的设置问题等。在诸多原因中，冷热气流直接混合是最主要的 原因，因此改善机房内的气流组织变得非常重要。
根据上面数据，在未刻意进行改进制冷效率的机房中，空调机的制冷能效比在2.0左右
降低空调制冷能耗的技术措施。由这些行之有效的措施可以看出， 空调制冷系统的节能措施会直接影响数据中心的初期规划设计，包括投资成本、建设周期、物 理环境（选址）、机房物理结构设计、机房物理尺寸和形状、制冷技术和相应的设备等。例如：
(1) 缩短冷热气传输距离，减少传输阻力。这就涉及IT机房面积和长宽尺寸、送风方 案（下送上回或上送下回）、是否铺设送风和回风管道、下送风地板高度（包括房间层高）、 线缆铺设方案等一系列问题。
(2) 防止冷热气流混合。防止冷热气流混合是提高制冷效率最有效的措施之一。这就涉 及机架隔板的配置、机房冷热通道布局、空调设备的正确安放、冷或热通道的封闭等一系列 的规划设计。
(3) 就近制冷。对高密度机架采用就近制冷方案，可以非常有效地减少冷热气流的混 合，并大幅度降低空调功率。但是，这就涉及有关IT负载性质的详细资料和高密度机架的 功率、数量和布局。另外，还必须配备就近制冷设备所需的冷源。由于就近制冷的设备主要 是水冷，所以又涉及冷水源和相应的管道铺设。
(4) 提高建筑物围护结构热工性能。提高建筑物保温性能是减少空调系统能耗的重要措 施之一。这项工作一定要在整个数据中心机房规划设计阶段完成方案论证和设计，包括合理 控制窗墙比；采用新型墙体材料与复合墙体围护结构（在墙体内外敷设保温隔热新材料， 屋顶可设通风屋面、遮阳棚和栽种花草树木以降低建筑物的得热量）；采用气密性好的门窗
(以减少空调房间冷（热）量的渗透，建筑物外表面尽可能处理成白色或浅色调，以减少辐 射的热）；尽量采用具有隔热保温性能的吸热玻璃、反射玻璃、低辐射玻璃等，避免使用单
层玻璃等。
(5) 利用自然冷源。可利用地下水或地表水作为冷源，或利用部分地区冬季或春秋季室 外温度较低空气作为冷源，可以大幅度降低制冷功耗。这就涉及数据中心选址、冷源的采 集、传输和热交换方法问题。利用自然冷空气制冷时，还有自然冷空气季节变化问题。所有 这些都必须在整个数据中心规划设计阶段完成可行性论证和必要的设计数据。
(6) 改造提高空调的性能。在目前已使用的空调系统中，早期的产品在节能性能上与新 产品相比，有明显不足，通过技术改造可以提高性能，包括：
①使用涡旋式压缩机替代活塞式压缩机。
②使用变频技术，可加装变频器或直接选用有变频功能的空调机组。
③适当放大冷凝器，增加散热面积，降低冷凝温度，提高制冷系数。
④添加冷冻油添加剂，减阻抗磨，增强冷凝器和蒸发器的换热。
⑤夏季对风冷冷凝器采用遮阳、水雾降温等措施。 |
