上期我们一起拆解了几种主要的节能冷却模式，本期我们来比较不同节能冷却模式的各项质化特征。

不同节能冷却模式的各项质化特征

节能冷却模式必须尽可能宽泛地利用室外条件，以便延长节能冷却模式工作时间，节省能源。但是，在极端酷热的天气条件下，还是需要至少部分采用制冷剂制冷模式（即机械制冷），以便在节能的同时，保证数据中心环境的可靠性。节能冷却模式的两个关键特征可以在这方面发挥作用：

在上期文章中我们列出了15种节能冷却模式，并且标识出其中具备以上两个关键特征的6种节能冷却模式。下面我们将在表1中比较这六种节能冷却模式的各项质化特征。蓝色阴影表明该种节能冷却模式在这一特性上表现最佳。

采用新风、空气换热器和热轮换热器作为旁通的空调需要在室外冷却设备到数据中心IT机房之间敷设风管。一般来说，这需要在进行建筑设计时专门为这些风管预留敷设空间，或者在设计时将IT机房布置在邻近室外冷却设备的位置。因此，这些类型的节能冷却模式通常较难安装到现有的楼体和多层建筑中。使用水管的节能冷却模式则在安装上更具灵活性，因为水管传热占用的物理空间要小得多，比较容易适应现有建筑条件。

一般来说，改造的目的是要尽可能多的重复利用现有制冷基础设施。但是要将传统制冷系统改造为采用直接通风节能空调几乎是不可能的，因为它们相互不能兼容（传统系统使用水冷，而直接通风空调使用风冷）。在使用CRAH或CRAC机组的数据中心里，有三种方式可以将现有设备改造成节能冷却模式。

第一种也是最常见的一种是增加一台热交换器作为水冷冷水机的旁通（即利用热交换器作为冷水机旁通的节能冷却模式）。这通常需要在冷水机附近安装一台板式换热器，并相应配置控制装置和旁通阀。热交换器比冷水机小很多，因此在现有冷水机房内一般都会有足够的空间安装热交换器。

第二种方法是为风冷冷水机增加一台热交换器作为旁通（即利用蒸发冷却器作为冷水机旁通的节能冷却模式）。这通常需要在冷水机附近安装一台蒸发冷却器，并相应配置控制装置和旁通阀。根据气候条件的不同，蒸发冷却器的总占地面积可能比冷水机大得多，因此需要有足够的安装空间。

第三种方法是为直膨式乙二醇制冷系统的压缩机增加一台热交换器作为旁通（即利用次级盘管作为CRAC压缩机旁通的节能冷却模式）。这种方式非常难以执行且可行性不高，因为次级盘管必须安装在制冷机组内部。改造这种类型的制冷系统需要将整个CRAC机组更换为包含有次级盘管的机组。

节能冷却模式和制冷剂模式之间的转换过渡可能会非常复杂，在转换过渡期间还可能会造成暂时的制冷损失。从根本上说，这种转换过渡的可靠性取决于控制系统。配有节能冷却模式的标准预制制冷系统，其控制系统结合硬件同步进行设计和配置。这类控制系统就比根据特殊制冷系统现场定制的控制系统要可靠得多。

利用空气换热器或热轮换热器作为空调旁通的节能冷却模式，其控制系统最为简单。控制系统最为复杂的是利用热交换器作为冷水机组旁通的节能冷却模式，因为板式换热器需要冷凝水温度较低而冷水机组需要冷凝水温度较高，这之间形成了一个“死区”。

表1中除了一种节能冷却模式之外，其它完全节能冷却模式均将室外空气与数据中心内的空气相互隔离。因此，即使室外湿度水平较高，也不会对数据中心内的湿度造成影响。但是，采用直接新风作为空调旁通的节能冷却模式由于将室外空气直接送入数据中心，所以在气候潮湿时，这种节能冷却模式的可用时间将大大减少。尽管可以采取措施控制湿度，但是因此所额外消耗掉的能源可能会抵消节能冷却模式所节省的能源。

水冷式制冷系统通常比风冷式制冷系统的平均寿命短些，因为水流过管道会产生积垢。对于使用蒸发辅助的制冷系统，其限制因素主要在于蒸发表面。总体来看，任何制冷系统的平均寿命都很大程度上取决于在生命周期内的维护次数。

所有类型的节能冷却模式都可能遭受外部威胁，比如飓风、龙卷风和地震。但是，还有一些更为常见的威胁，我们必须加以考虑。

数据中心附近如果有施工项目，那么市政供水就有可能被切断，这种情况可能会事先通知，也可能是突发状况。由于水冷冷水机一般完全依赖于冷却塔才能持续工作，利用热交换器作为冷水机旁通的节能冷却模式是最容易受此影响的一种节能冷却模式类型。通常，针对这个问题，我们可以安装一个容量足以维持冷水机24小时或更长时间持续工作的储水罐来予以解决。配备了蒸发辅助的其它节能冷却模式受此威胁的可能性相对要小很多，因为它需要酷热、干燥的室外天气条件也同时发生。

如果系统在整年里都依赖于蒸发辅助来制冷，那么也容易受到冷却水损失的影响。我们可以安装前面提到的储水罐或使用机械制冷系统来承担100%制冷负载。

将室外空气直接送入数据中心的节能冷却模式可能会对IT设备造成隐患。此类制冷系统的有些空气过滤器可以有效过滤微米级的微粒，比如微生物。但是，新风节能冷却模式还面临火山灰，附近火灾产生的烟雾或沙尘暴等威胁，在这些情况下过滤器很快就会被堵塞，从而需要转换到制冷剂制冷模式。针对这种威胁，可以安装冗余冷水机组为整个数据中心制冷。对于使用在蒸发辅助内使用湿式介质的节能冷却模式，介质片上可能会堆积微粒。因此，发生这种情况时，很可能需要更换介质片。

采用气体灭火剂消防系统的灭火系统必须对数据中心空间进行密封以便保证气体灭火剂能够达到足以灭火的浓度。这要求关闭所有风门和入口，从而对直接新风节能冷却模式造成影响。和应对空气质量差的威胁一样，我们可以使用机械制冷系统承担100%制冷负载来解决这个问题。

不同制冷系统的占地面积取决于各个系统所需全部组件所占用的空间，包括节能冷却模式的组件和数据中心内的制冷单元。占地面积以数据中心的额定容量为准（即数据中心可支持的最大IT负载）。采用新风作为空调旁通的制冷系统占地面积最小。采用空气换热器作为空调旁通的制冷系统占地面积稍高一些，因为增加了空气换热器。采用热轮换热器作为空调旁通的制冷系统占地面积是所有“基于空气”的节能冷却模式中最大的，几乎和需要使用冷却塔的冷供水机组一样大。

虽然制冷系统可以完全放弃制冷剂制冷模式，而完全采用节能冷却模式，但这样做也会增加宕机风险，因此不建议在对可用性要求较高的生产型数据中心内使用。此外，全球终年处于寒冷气候下的地方非常少。即使是在终年处于寒冷气候下的地方，很少的地点具备数据中心运行所需的可接入性、光纤接入、劳动力和其它资源。因此，大多数情况下，节能冷却模式至少需要达到部分额定容量的制冷剂后备模式来帮助度过一年中最热的日子。节能冷却模式中“热交换”次数越多，越需要配置达到100%额定容量的制冷剂后备模式。

比如，一个数据中心采用热交换器作为冷水机旁通的节能冷却模式，它会在三个位置实施热交换：CRAH、板式换热器和冷却塔。对于这个数据中心来说，要在100%节能冷却模式下向服务器输送温度为20°C(68°F)的空气，室外湿球温度的最大值必须终年保持在2°C(35°F)或以下。如果冷水机负载降低至设计容量的50%，室外湿球温度的最大值必须终年保持在7°C(45°F)或以下，但这个温度对于数据中心所处的实际状况来说仍然太低。这就是为什么这类节能冷却模式需要一套达到100%额定容量的冷水机组作为后备机械制冷系统。

采用直接新风作为空调旁通的节能冷却模式不需要任何热交换，因为室外空气是被直接送入数据中心。因此，配置一个达到部分额定容量的机械制冷系统，它就可以在较干燥的气候条件下全年运行。但是鉴于前面讲过的空气质量风险，以及需要控制湿度，最好还是配置达到全部额定容量的机械制冷系统。采用空气换热器作为空调旁通的节能冷却模式虽然有一次“热交换”，但却避免了空气质量风险和湿度控制问题，因此也就可以节约购置和运行达到全部额定容量的机械制冷系统所需的费用。

下期我们将比较这6种节能冷却模式的量化特征以及分析影响节能冷却模式运行的因素。下期见啦~