日期：2022-09-13
在某些天气条件下，一些制冷系统在节能冷却模式下运行每年可以节省 70%以上的制冷能耗，相应的该年度的PUE也会有15%以上的改善。但是，市面上有至少17种不同类型的节能冷却模式，由于没有明确的行业定义，因此难以比较、选择或说明。本系列文章将介绍这些不同种类节能冷却模式的术语和定义，并且利用数据中心关键特性参数比较它们各自的性能表现。本期我们先来看节能冷却模式的简介、目的和作用。
许多不同类型的装置和制冷技术被用来制冷数据中心。但是，所有这些系统都会部分或全部包含以下四个基本要素：
排热：风机或泵以及流体（比如空气或水）将热量从数据中心运送至室外环境。
换热：利用盘管或通风孔将热量从一道热流体转换到下一道热流体。不论哪种，最后都需通过热交换将热量排到室外。
压缩机：系统使用制冷剂的高压和低压形态使热量“逆势”从冷区（数据中心）流向热区（夏天户外）。高压制冷剂比室外温度高许多。正是这种“温度提升”让热量可以从数据中心流向室外环境。
蒸发辅助：利用冷却塔、湿式过滤器或喷头将水蒸发以帮助将热量排到室外。
标准水冷数据中心会用到以上所有要素为数据中心制冷。传热和压缩机在制冷时会消耗电能，而蒸发辅助会消耗水。
制冷系统按照数据中心满负载、高室外温度的最恶劣情况进行设计。当数据中心负载较少且室外温度凉爽时，系统必须降低功率以减少向数据中心供冷。不幸的是，制冷机组的各种装置在这种情况下利用不充分且工作效率低。为了提高在这种情况下的工作效率，制冷装置经过改进，配置了变频调速驱动、分级控制和其它功能。但是，仍然非常耗能。为了帮助在数据中心负载较少且室外温度凉爽时降低电力消耗，节能冷却模式应运而生。
在节能冷却模式下，压缩机功能全部或部分被旁通所取代，从而消除或减少了压缩机的能耗。压缩机主要是在室外温度高于数据中心温度时用来将数据中心里的热量排到室外。但是，当室外温度比数据中心低到一定程度时，热量就会自动流向室外，而无需压缩机进行“增压升温”，因此这时不必使用压缩机。由此可见，在条件允许时，压缩机可以旁通运行，以节省用电。此外，系统配置了汽化辅助装置，在条件允许时，也可以将其关闭或改为旁通运行以节约用水。
过去，在数据中心制冷系统内增加节能冷却模式需要承担额外支出而且工作也更为复杂，并且节能冷却模式只在一些特殊天气条件下才能够发挥作用，比如高纬度地区。但是，这种情况已经发生变化，由于以下原因，节能冷却模式现在被认为在大多数地区都能够发挥作用：
数据中心在部分负载下工作加大了节能冷却模式所能带来的好处，越来越多的设计师认识到数据中心在其生命周期里有相当一部分时间是在较低的负载下运行。IT设备的动态功率变化更使节能冷却模式的作用进一步得到加强。
数据中心在较高IT回风温度下工作的发展趋势使节能冷却模式的可用时间增多，特别是在较为温暖的天气条件下。
现在大多数新增的节能冷却模式可以实现“部分”节能冷却模式工作，极大增加了各种条件下所能节约的能源数量。
用以量化节能冷却模式节能性能的工具现在已经有所改进，常常结合ROI预测产生显著节约的可能性。
节能冷却模式的实际工作效果以及控制和监控系统的完善增加了人们对这些模式不会对数据中心可靠性造成负面影响的信心。
下期我们将拆解各种节能冷却模式，下期见啦~
