上期我们比较了6种节能冷却模式的质化特征，本期我们来了解这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。

不同节能冷却模式的各项量化特征

使用冷却塔的节能冷却模式与其它节能冷却模式相比最为耗水，因为水会在冷却塔里蒸发，而且这种蒸发终年不断。冷却塔的耗水量大约为每分钟151.4升/1000吨制冷量（每分钟40加仑）。其它节能冷却模式所使用的蒸发辅助，其耗水量要少得多，因为每年只会在较热的时期才会用到蒸发辅助。

资本成本包括所有物料、安装的人工、设计成本以及与整个制冷系统相关的所有项目费用。比如，以“使用热交换器作为冷水机旁通”的节能冷却模式为例，冷水机也包括在资本成本内。事实上，相比其它系统，这种制冷系统的资本成本是最高的，因为它还包括冷却塔、管道、泵和定制控制系统的额外成本。定制控制系统的设计和执行都会产生较大的成本支出，因为如果各个组件由不同供应商提供，那么就需要专门进行代码设置、测试、验证和调试以确保整个制冷系统安全可靠并且能够实现预期节能目标。系统“调试”可能长达一年甚至更长时间，在这期间调试成本也在不断产生。尽管我们在这里将这些成本视为资本成本进行分析，但是它们也可看作是运营成本。制冷系统如果采用以蒸发冷却器作为冷水机旁通的节能冷却模式，则可以节约23%左右的成本，因为它不需要前面所说的排热组件和调试。但是，这种系统的效率较低，因而导致数据中心的总体PUE恶化。

冷水机/冷却塔系统是数据中心非常常见的制冷系统，可用作其它制冷系统维护成本的参考基准。因此，表2中的年度维护成本显示的是与冷水机/冷却塔制冷系统维护成本的比值。年度维护包括对各种模式下制冷系统所有组件的维护，包括节能冷却模式。比如，在利用热交换器作为冷水机旁通的节能冷却模式下，冷水机也包括在维护成本内。使用“风冷”节能冷却模式的制冷系统，其维护成本比采用其它需要较多组件且更复杂节能冷却模式的制冷系统低。

这是整个制冷系统的总体能耗。能源成本最高的节能冷却模式是采用次级盘管作为CRAC旁通的节能冷却模式类型。主要是因为配置分布式制冷系统需要承担能源损失。能源成本最低的节能冷却模式是采用空气换热器作为空调旁通的节能冷却模式类型。采用热轮换热器作为空调旁通的节能冷却模式，其能源成本比它略高一点。

由于大部分1MW及以上数据中心都使用传统冷冻水/冷却塔系统，因此我们也可以将传统冷冻水/冷却塔系统的能耗作为节能冷却模式的能耗基准。基准系统假设为无遏制系统，无节能冷却模式，冷冻水供水温度为7.2°C(45°F)，使用CRAH匀速风机。根据这个基准条件，图8按照大型数据中心通常所处的11个城市，就各种节能冷却模式的制冷负载因数（CLF）与基准冷水机进行了比较。CLF是数据中心制冷系统PUE的一部分。

图 8 各种节能冷却模式与基准模式的制冷耗能比较

除一些最极端的气候环境以外，比如新加坡，所有节能冷却模式均比基准制冷系统更加节省能源。利用空气换热器作为空调旁通的节能冷却模式，其制冷耗能最低，几乎所有天气条件下的平均耗能都在381,385千瓦时，约为基准制冷系统平均能耗1,834,403千瓦时的75%。利用热轮换热器作为空调旁通的节能冷却模式在节能方面也表现良好。

这是指采用各种节能冷却模式的系统，每年在100%节能冷却模式下工作的时数。这里的假设条件是：位于美国密苏里州圣路易斯市的1MW数据中心，IT负载为50%（工作时数很大程度上取决于地理位置）。由于数据中心需要达到一定湿度要求，如果系统采用利用直接新风作为空调旁通的节能冷却模式，其每年的在100%节能冷却模式下工作的时数相对最短。如果系统采用利用空气换热器作为空调旁通的节能冷却模式，那么它每年在100%节能冷却模式下工作的时数可以达到7074小时。

当室外天气条件迫使节能冷却模式不能单独完成对数据中心的制冷而需要借助压缩机制冷时，系统可以在部分节能冷却模式下运行。这对于任何节能冷却模式来说都是非常重要的特性，因为世界上很少有地方可以全年支持100%节能冷却模式下运行。在一些地方，系统在部分节能冷却模式下的工作时数远高于在完全节能冷却模式下的工作时数，而且能够节省更多能源。由于数据中心需要达到一定湿度要求，如果系统采用利用直接新风作为空调旁通的节能冷却模式，其在部分节能冷却模式下的工作时数相对最短。

能源利用率（PUE）是整个数据中心总耗能与IT设备总耗能的比值。这个年度预测数据以常见的能源基础设施为基础。利用次级盘管作为CRAC压缩机旁通的节能冷却模式，其年度PUE值最差——1.39。利用空气换热器作为空调旁通的节能冷却模式，其PUE值最好——1.25，或者说整个数据中心的能耗与图8所示的基准系统平均PUE（1.68）相比低26%。

影响节能冷却模式运行的因素

许多因素能够对部分节能冷却模式下的工作时数产生影响。其中最主要的因素是数据中心所在的地理位置。但是，数据中心制冷系统的设计和制冷设定值也会产生很大影响。

节能冷却模式的使用完全取决于数据中心的地理位置。即使在部分节能冷却模式下工作时，地理位置的季节性气候条件也至关重要。天气数据通常被称作”bin气象数据“，气象数据以温度范围进行表现，利用某个地理位置的气象数据可以计算出节能冷却模式的可用时数。

增加节能冷却模式可用时间的方法主要有两种：

第一种方法对于已有数据中心来说显然是不现实的。第二种方法则具有可行性，而且现在不论是新建数据中心还是已有数据中心都适用。IT送风温度能够提升多少取决于热风和冷风隔离遏制的效果。

如果机柜布置不合理或者气流管理不当，数据中心内的热风和冷风会发生混合。如果制冷设定值提高到27°C(80.6°F)，到送风到达服务器进风口时，温度可能已经接近32°C(90°F)。这就是为什么制冷系统设定值通常远远低于服务器进风温度的原因。

为了提高制冷系统设定值并从而延长节能冷却模式可用时间，必须将热风和冷风分开。我们可以利用冷通道气流遏制系统和热通道气流遏制系统达到这个目的。但是，热通道遏制可以提供更多的节能冷却模式可用时间，因此更受新建数据中心青睐。任何使用节能冷却模式的数据中心在使用气流遏制系统后都可以在很大程度上提高效率。因此如果使用节能冷却模式，没有理由不配置气流遏制系统。

结论

如今各种标准均要求数据中心减少能耗，一些节能冷却模式在许多气候条件都能有效减少能耗。数据中心操作员可以根据自己所处的气候条件找出可以作为系统首选工作方式的节能冷却模式，并将机械制冷系统作为辅助工作方式或后备。

在某些天气条件时，一些制冷系统在节能冷却模式下运行可以节省超过70%的年度制冷能源成本，相应的年度PUE也会有超过15%的改善。但是，市面上有至少15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。本系列文章对这些不同种类节能冷却模式的术语和定义进行了介绍并且利用关键数据中心特性比较它们各自的性能表现，以此根据实际情况作出最佳选择。

这四期我们了解了节能冷却模式的目的、作用、种类；比较了不同种类节能冷却模式的质化特征和量化特征；以及节能冷却模式的影响因素，以形成对数据中心制冷系统的节能冷却模式有较全面完整的认识。

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