数据中心制冷技术的应用及发展V2 1
数据中心制冷和节能技术
经济问题
建设成本高
建设一个新的数据中心需 要大量的资金投入，包括 购买服务器、网络设备、 冷却设备等。
运营成本高
数据中心需要耗费大量的 电力来维持运行，同时还 需要支付高额的冷却费用 和设备维护费用。
投资回报率低
由于数据中心的运营成本 高，导致投资回报率较低 ，这也是一个经济问题。
环境影响
要点一
为了提高冷却效率，一些改进的直接空调冷却系统采用了分 区冷却的概念，根据设备的位置和发热量来分配冷空气。此 外，一些系统还配备了温度传感器和控制器，以实现更精确 的冷却控制。
热管冷却
热管是一种高效的热传导器件，它可以将热量从一端传导 到另一端。在数据中心中，热管通常用于将服务器的热量 传导到散热器或冷凝器中。
03
数据中心制冷和节能技术的发展 趋势
高效化
提高制冷效率
采用高效制冷设备和技术，如冷凝器、 压缩机、冷却塔等，提高数据中心的制 冷效率。
VS
优化气流组织
通过合理设计机房布局和气流组织，减少 冷却死区和热量聚集，提高数据中心的冷 却效率。
绿色化
01
02
03
使用可再生能源
利用太阳能、风能等可再 生能源为数据中心提供电 力，降低碳排放。
云计算中心的制冷需求与大型数据中 心类似。它们需要专业的数据中心冷 却设备来满足服务器的散热需求。这 些设备通常使用液体冷却、热管技术 等高效冷却技术来移除服务器产生的 热量。此外，云计算中心也使用高效 的服务器硬件和能源管理软件来降低 电力消耗。
云计算中心也积极采用各种节能技术 。例如，它们使用动态电压调节（ DVR）技术来降低服务器的电压，从 而减少电力消耗。此外，云计算中心 也使用高效的服务器硬件、绿色能源 技术以及能源管理软件来降低电力消 耗。
IDC数据中心空调制冷
通电前检查
确认电源线路连接正确，无短 路或断路现象。
功能测试
分别测试空调的制冷、制热、 送风等功能，确保各项功能正 常运行。
验收记录
详细记录调试过程中的各项数 据和结果，作为验收依据。
04
空调系统运行维护与保养
定期检查项目清单
检查冷却水系统压 力、温度、流量等 参数
检查空气处理机组 过滤器清洁度，及 时更换
冷却塔/冷却水系统
用于冷却制冷主机产生的热量，通过水循环 将热量带走。
控制系统
监测室内环境参数和制冷系统运行状态，实 现自动调节和远程控制。
制冷方式分类与特点
风冷式制冷
通过空气冷却制冷主机，适用于小型数据中心或室外环境。 具有结构简单、维护方便等优点，但制冷效率相对较低。
水冷式制冷
通过水冷却制冷主机，适用于中大型数据中心。具有制冷效 率高、噪音低等优点，但需要配备冷却塔或冷却水系统。
将数据中心产生的余热回收利用， 用于供暖、热水等，提高能源利用 效率。
未来发展趋势预测
智能化发展
模块化设计
结合人工智能、大数据等技术，实现制冷系 统的自适应调节和智能运维。
制冷设备将趋向模块化设计，方便快速部署 和扩展。
高效能、低能耗
多元化能源利用
随着技术进步和环保要求提高，未来制冷系 统将更加高效、节能。
探讨智能化监控技术在提高空调系统性能、降低能耗等方面的应用前景和挑战。
06
空调制冷新技术发展趋势
新型制冷技术介绍及优缺点分析
自然冷却技术
利用自然环境条件（如低温空气 或水）进行数据中心的冷却。优 点是能效高、环保，缺点是受地
理位置和气候条件限制。
液冷技术
使用液体（如矿物油、氟化液等） 作为冷却介质，直接或间接与IT 设备接触，带走热量。优点是散 热效率高、噪音低，缺点是系统
数据中心常用的制冷项目解决方案V111
数据中心常用的制冷项目解决方案V111随着云计算和大数据等技术的快速发展，数据中心的数量和规模也在不断扩大。
在数据中心的运营中，制冷系统是非常重要的一部分，它不仅关系到设备的稳定运行，还直接影响能源消耗和成本。
为了满足数据中心的制冷需求，我们提出了一种常用的制冷项目解决方案V111。
关键词：数据中心、制冷项目、解决方案、V111在数据中心的运营中，制冷系统是不可或缺的一部分。
传统的制冷系统通常采用风冷、水冷和间接液体冷却等方式，但是这些方式在冷却效率、能源消耗和成本等方面存在一些问题。
为了解决这些问题，我们提出了一种常用的制冷项目解决方案V111。
V111制冷项目解决方案采用了先进的间接液体冷却技术，可以将数据中心的PUE值降低到1.05以下，从而大大提高冷却效率和能源利用率。
同时，该方案还采用了智能控制系统和节能模式，可以根据实际需要自动调节冷却流量和温度，从而进一步降低能源消耗和成本。
V111制冷项目解决方案具有以下优点：1、冷却效率高：采用间接液体冷却技术，冷却效率比传统风冷、水冷方式更高。
2、能源消耗低：智能控制系统和节能模式可以自动调节冷却流量和温度，从而降低能源消耗和成本。
3、维护方便：采用模块化设计，便于安装和维护。
4、环境适应性强：可以在不同的环境和气候条件下运行，适应性强。
5、可扩展性好：可以灵活扩展制冷容量，满足未来业务发展的需求。
在实际应用中，V111制冷项目解决方案已经得到了广泛的应用。
例如，某大型互联网公司的数据中心采用了该方案，将PUE值降低到了1.05以下，每年可以节省大量的能源成本。
该方案还具有灵活扩展的特点，可以满足未来业务发展的需求。
总之，V111制冷项目解决方案是一种先进、可靠、经济的数据中心制冷方案，具有广泛的应用前景。
随着云计算和大数据等技术的不断发展，数据中心的规模和数量将会不断扩大，V111制冷项目解决方案将会成为未来数据中心制冷领域的重要发展方向。
数据中心的制冷与散热
数据中心的制冷与散热在当今数字化时代，数据中心已成为支撑企业运营、互联网服务和科技创新的关键基础设施。
然而，随着数据中心的规模不断扩大，其产生的热量也日益惊人。
高效的制冷与散热系统对于确保数据中心的稳定运行、延长设备寿命以及降低能耗至关重要。
数据中心的设备，如服务器、存储设备和网络交换机等，在运行过程中会不断产生大量的热量。
如果这些热量不能及时有效地散发出去，设备的温度将迅速升高，从而导致性能下降、故障甚至损坏。
此外，高温环境还会缩短电子元件的使用寿命，增加维修和更换成本。
因此，制冷与散热是数据中心运营中必须要解决的重要问题。
目前，数据中心常见的制冷方式主要包括风冷和液冷两种。
风冷是最为常见和传统的制冷方式。
它通过空调系统将冷空气吹入数据中心，然后冷空气吸收设备产生的热量后变成热空气，再被排出数据中心。
风冷系统的优点是安装和维护相对简单，成本较低。
但是，随着数据中心的密度不断增加，风冷系统在散热效率方面逐渐显得力不从心。
因为空气的热导率较低，对于高密度的服务器机架，风冷很难实现均匀和高效的散热。
液冷则是一种更为先进和高效的制冷方式。
液冷系统主要包括直接液冷和间接液冷两种类型。
直接液冷是将冷却液直接与服务器的发热部件接触，从而迅速带走热量。
间接液冷则是通过热交换器将冷却液与发热部件隔开，冷却液吸收热量后通过外部的冷却装置进行散热。
液冷的优势在于其散热效率极高，能够有效地应对高功率密度的服务器。
此外，由于冷却液的热导率远高于空气，所以液冷系统可以实现更均匀的散热，从而提高设备的稳定性和可靠性。
在散热技术方面，热交换技术是一个重要的手段。
热交换器可以将数据中心内部的热量传递到外部环境中，而不需要直接将热空气排放到室外。
这种方式可以在一定程度上降低制冷系统的能耗。
另外，自然冷却技术也越来越受到关注。
在适宜的气候条件下，利用室外的低温空气来冷却数据中心，可以大大减少机械制冷的使用，从而降低能源消耗。
为了实现高效的制冷与散热，数据中心的布局和气流组织也非常关键。
制冷技术的国内外发展趋势与应用分析
制冷技术的国内外发展趋势与应用分析随着现代工业的普及和社会的发展，各种电子设备的使用越来越广泛。
同时，一些特殊的行业，如航天、地质勘探等行业也对高效、稳定、可靠的制冷系统越来越有需求。
因此，制冷技术显得越来越重要，各个国家都在致力于相关的技术研究和应用。
本文将着重就制冷技术的国内外发展趋势和应用做一些分析和总结。
一、国外制冷技术的发展趋势在国外各个行业中，制冷技术都得到了广泛的应用。
进入21世纪以来，制冷技术逐渐往节能、环保领域发展。
1. 制冷效率提高先进的制冷技术不仅能够使冷却效果更好，同时也能够提高制冷效率。
美国公司Ingersoll Rand就研发出了随着需求调整工作量的变频空调。
它的制冷系统能够自动调整发生器和制冷机的工作中，使其始终处于最佳状态，达到更高的制冷效率。
近年来，各个国家也越来越注重环保和节能方面的研究，制冷系统的效率也已经成为了研究的重点之一。
2. 技术整合不同的制冷技术在运用上往往会出现冲突，一些国外专家就提出了技术整合这一观点，通过整合，可以解决冲突问题，使不同技术在某些领域共存。
例如，一个针对太阳能散热领域的项目考虑采用多种制冷系统整合使用，例如地源热泵、空气源热泵和太阳能光伏板，以获得更佳的结果。
3. 虚拟现实技术的应用虚拟现实（VR）技术的发展也将会给制冷技术带来不小的推动。
通过VR技术，人们可以在模拟的环境中对制冷系统进行测试、维护。
法国一家公司研发出一种利用VR技术来模拟制冷技术维修的应用程序，包括一系列制冷系统的情境模拟，帮助技术人员更好的了解制冷系统的维护和运作原理。
二、国内制冷技术的发展情况中国作为世界上最大的制造国之一，制冷技术的应用也越来越广泛。
同时，随着人们对高效、节能、环保的需求的增加，制冷技术的应用也受到了更多的重视。
下面简单分析一下国内制冷技术发展的现状。
1.市场需求不断增加由于用于制冷的设备种类相对固定，市场竞争机会也相对固定。
但在消费正常和科技进步的情况下，市场需求不断增加。
制冷技术的应用领域及未来发展趋势
制冷技术的应用领域及未来发展趋势近几年，随着人们生活水平的提高，对于温度控制的要求也越来越高。
制冷技术的应用领域也随之越来越广泛，从家用冰箱到大型冷库、医学冷藏柜、炼油装置，涉及到的领域非常广泛。
本文将从制冷技术的应用领域入手，探讨未来的发展趋势。
1. 家用制冷领域家用制冷是制冷技术最早的应用领域之一，而冰箱则是家用制冷的代表。
冰箱可以根据不同需求分为单门、双门、三门等不同款式和尺寸。
目前，一些高端冰箱还配备了各种智能技术，如语音识别、人脸识别等，提高了用户的使用体验。
未来，随着家庭电器智能化的不断发展，智能冰箱的市场份额将逐步扩大。
2. 商业制冷领域商业制冷领域包括超市、酒店、餐饮、医药等多种场所。
其中，超市及便利店是商业制冷的主要应用场所。
冷库是超市制冷的最重要装备之一。
据统计，全球冷库的容量正在不断增加，预计未来几年，其市场规模将进一步扩大。
同时，商业制冷领域也开始向绿色环保方向发展，例如使用天然制冷剂，减少对环境的污染。
3. 交通制冷领域交通制冷主要应用于飞机、汽车和火车等交通工具中。
在旅游和航空等行业中，制冷系统的效率和准确性是一个非常重要的指标。
目前，交通制冷系统越来越受到关注，许多机构正在开发新的制冷技术，以提高制冷系统的性能和效率。
随着交通工具数量的不断增加，交通制冷市场还有很大的发展空间。
4. 医疗制冷领域医疗制冷主要应用于冰箱、冷藏柜、冷冻柜等用于存放疫苗、血浆和其他药物。
这些冷藏器具必须很准确地控制温度和湿度，以确保药物的安全和有效性。
随着医药行业的不断发展和生物技术的进步，医疗制冷领域市场也将继续增长。
5. 制冷领域的未来发展趋势在未来几年，制冷技术将面临新的挑战和机遇。
其中，绿色制冷是未来发展的重要方向之一。
由于制冷系统对环境的污染问题，国际上出台了一系列环保法规，要求制冷技术必须更加环保和节能。
同时，制冷行业还将加大对新材料和新技术的研发投入。
例如，磁制冷（magnetic refrigeration）是一种新型制冷技术，其具有无噪音、污染少、寿命长等特点，目前正在逐步应用于商业制冷、家用冷藏等领域。
数据中心冷却系统
间接接触式冷却通常采用空气或其他气体作 为冷却介质，将服务器等设备的热量通过热 交换器传递给冷却介质，然后通过空气或气 体循环将热量排出数据中心。同时，间接接 触式冷却也可以采用水冷或氟利昂等液体作 为冷却介质，通过热交换器将设备热量传递 给液体冷却介质，然后通过水泵或制冷剂循
环将热量排出数据中心。
提高设备性能
良好的冷却系统可以保证数据中心内的设备在适宜的温度下运行，这有 助于提高设备的性能和稳定性，从而提升整个数据中心的运行效率。
03
降低能耗
高效的冷却系统能够有效地降低数据中心的能耗，这对于节能减排、降
低运营成本具有重要意义。
数据中心冷却系统的历史与发展
历史
数据中心冷却系统的发展可以追溯到上世纪90年代，当时的 数据中心主要以大型机为主，需要大量的冷却散热。随着计 算机技术的发展，数据中心的规模不断扩大，对冷却系统的 需求也不断增加。
数据中心冷却系统
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目录
• 数据中心冷却系统概述 • 数据中心冷却系统的种类与技术 • 数据中心冷却系统的设计与优化 • 数据中心冷却系统的挑战与解决方案 • 数据中心冷却系统的发展趋势与未来展望
01
数据中心冷却系统概述
Chapter
定义与特点
定义
数据中心冷却系统是指用于降低数据中心内部设备 温度的专门系统，它通常由一系列冷却设备和部件 组成，如制冷设备、冷却塔、水泵、管道等。
智能化与自动化在冷却系统中的应用
智能传感器与控制器
在冷却系统中集成智能传感器和控制器，实现对数据中心温度、湿度的实时监 测和控制。
自动化调度与优化
通过自动化技术实现对冷却系统的实时调度和优化，以适应数据中心不同负载 和环境条件。
数据中心的冷却技术
数据中心的冷却技术随着信息技术的不断发展和数据存储需求的增加，数据中心成为现代社会中不可或缺的基础设施。
然而，数据中心的高能耗和热量排放问题也日益凸显。
为了降低能源消耗和环境负担，数据中心冷却技术变得尤为重要。
本文将介绍几种常见的数据中心冷却技术，并探讨其特点、优势以及未来发展方向。
传统冷却技术1. 空气冷却系统空气冷却系统是目前数据中心中最常用的技术之一。
它通过排风系统将热空气引导到空调设备，并通过冷却机组中的冷凝器将热量转移到气流中，最后将冷空气送回机房。
空气冷却系统的优点包括成本较低、维护简单、易于控制温度等。
然而，它也存在一些缺点，如能耗较高、冷却效果受外界温度和湿度影响等。
2. 水冷却系统水冷却系统是另一种常见的数据中心冷却技术。
相较于空气冷却系统，水冷却系统能提供更高的冷却效率和稳定性。
它通过将冷却剂引入设备内部，利用水的高热传导性将热量带走，并通过专用设备将热水处理后再循环利用。
水冷却系统的优点在于能耗低、效率高、可控性强，但也需要较高的设备投资和维护成本。
创新冷却技术1. 热回收技术热回收技术是一种可持续发展的冷却方案。
它通过将数据中心产生的热量用于供热或其他用途，实现能源的再利用。
热回收技术可以通过热交换器将数据中心的余热转移到其他设备或周边建筑物中，以减少能源浪费，并满足供热需求。
这种技术不仅能够降低数据中心的能耗，还能为周边环境提供可持续的能源。
2. 直接液态冷却技术直接液态冷却技术是一种创新型的冷却解决方案。
它通过将冷却介质直接引入数据中心设备，以最大程度地降低冷却过程中的能源损耗。
这种技术不需要经过空气传导热量，能够快速而有效地将热量带走。
相较于传统冷却系统，直接液态冷却技术能够显著降低能耗，并为数据中心提供更为稳定的温度环境。
未来展望随着科技的不断进步和数据中心的快速发展，冷却技术也将不断创新和演进。
未来，我们可以预见以下几个方向的发展：1. 绿色冷却技术：随着环保意识的增强，数据中心冷却技术将更加注重能源效率和环境友好性。
数据中心间接蒸发自然冷却技术原理、结构、分类和应用
数据中心间接蒸发自然冷却技术原理、结构、分类和应用数据中心制冷技术历经风冷直膨式系统、水冷系统、水侧自然冷却系统及风侧自然冷却系统等时期，节能技术逐步发展。
目前大型数据中心应用的间接蒸发自然冷却方式，与传统新风自然冷却及冷冻水冷却系统相比，具有室内空气不受室外环境空气质量的影响、喷淋加湿空气不会影响室内湿度、过滤器维护成本低、耗水量少、节能水平高等特点和优势。
（仅为示意图，不对应文中任何产品）一：蒸发冷却技术分类数据中心常用节能方式：蒸发冷却技术分类：二：间接蒸发自然冷却技术原理和结构1、间接蒸发冷却技术原理间接蒸发冷却作为蒸发冷却的一种独特等湿降温方式，其基本原理是：利用直接蒸发冷却后的空气(称为二次空气)和水，通过换热器与室外空气进行热交换，实现新风(称为一次空气)冷却。
由于空气不与水直接接触，其含湿量保持不变，一次空气变化过程是一个等湿降温过程。
间接蒸发冷却原理示意图2、间接蒸发冷却机组结构间接蒸发系统由喷淋装置、换热芯体、室内风机、室外风机、机械制冷补充装置、控制系统等组成。
三：间接蒸发自然冷却系统运行模式蒸发冷却基于干湿球温差制冷，注重环境干球温度和湿球温度，主要存在三种工作模式：1. 间接风风换热自然冷却模式（室外＜18℃）在冬季室外温度低的情况下，上部室外侧气流进入机组。
首先进行空气过滤。
因为室外空气温度低，无需绝热蒸发所产生的制冷量足够在换热器内冷却服务器机房回风。
经过换热器后，吸收热量的室外空气回到上部，由室外侧EC 风机墙排放到室外。
在机组下部分，机房内部的热回风首先经过过滤，在热交换器中和室外空气进行热交换。
冷却后的机房回风，经过室内侧EC 风机墙被送入服务器机房。
干模式运行示意图2. 间接蒸发自然冷却模式（干球温度＞18℃，湿球温度＜18℃）在春秋季室外温度较低的情况下，上部室外侧气流进入机组。
首先进行空气过滤。
因为室外空气温度不够低，需要通过高压微雾喷淋进行绝热蒸发制冷的来补充制冷量。
数据中心制冷系统发展趋势
数据中心制冷系统发展趋势在当今数字化的时代，数据中心已成为支撑全球经济和社会运转的关键基础设施。
随着数据处理需求的不断增长，数据中心的规模和能耗也在急剧增加。
其中，制冷系统作为保障数据中心稳定运行的重要组成部分，其性能和效率直接影响着数据中心的可靠性和运营成本。
因此，了解数据中心制冷系统的发展趋势对于行业的可持续发展至关重要。
过去，数据中心的制冷系统主要采用传统的风冷和水冷技术。
风冷系统通过风扇将冷空气吹入机柜，带走服务器产生的热量；水冷系统则利用水的高比热容将热量带走。
然而，随着数据中心的密度不断提高，这些传统的制冷方式逐渐暴露出一些局限性。
首先，风冷系统的制冷效率相对较低，在应对高热密度的服务器时往往力不从心。
而且，大量风扇的运行会产生较大的噪音和能耗。
水冷系统虽然制冷效率较高，但存在漏水的风险，且系统的复杂性和维护成本也较高。
为了克服这些问题，新型的制冷技术不断涌现。
其中，液冷技术成为了近年来的研究热点。
液冷技术主要包括浸没式液冷和冷板式液冷两种方式。
浸没式液冷是将服务器直接浸泡在冷却液中，通过冷却液的循环流动带走热量。
这种方式具有极高的散热效率，能够有效地应对超高热密度的服务器，并且大大降低了噪音。
然而，浸没式液冷对冷却液的性能要求较高，且需要对服务器进行特殊的设计和改造，前期投入较大。
冷板式液冷则是在服务器的发热部件上安装冷板，冷却液在冷板内部循环流动，从而将热量带走。
相比浸没式液冷，冷板式液冷的改造难度较小，成本相对较低，更容易在现有数据中心中推广应用。
除了液冷技术，自然冷却技术也在数据中心制冷系统中得到了越来越广泛的应用。
自然冷却技术利用外界的自然冷源，如冷空气、冷水等，来降低数据中心的制冷能耗。
例如，在冬季或早晚温度较低的时候，直接引入室外冷空气进行制冷；或者利用附近的河流、湖泊等水源的低温水进行冷却。
此外，人工智能和机器学习技术也开始在数据中心制冷系统中发挥重要作用。
通过对数据中心的运行数据进行实时监测和分析，智能控制系统可以根据服务器的负载、环境温度等因素动态调整制冷系统的运行参数，实现精细化的管理和节能优化。
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数据中心制冷技术的应用及发展摘要：本文简要回顾了数据中心制冷技术的发展历程，列举并分析了数据中心发展各个时期主流的制冷技术，例如：风冷直膨式系统、水冷系统、水侧自然冷却系统及风侧自然冷却系统等。
同时，分析了国内外数据中心制冷技术的应用差别及未来数据中心制冷技术的发展趋势。
关键词：数据中心；制冷；能效；机房；服务器Abstract This paper briefly reviews the development of data center cooling technology, enumerates and analyzes the cooling technologies in data center development period. The enumerated technologies includes direct expansionair-conditioning system, water side cooling system, water side free cooling system and air side free cooling system, etc. At the same time, the paper analyzes the difference of data center cooling technology application between the domestic and overseas as well as the tendency of data center cooling technology in the future. Key words data center; cooling; efficiency; computer room; server1前言随着云计算为核心的第四次信息技术革命的迅猛发展，信息资源已成为与能源和材料并列的人类三大要素之一。
作为信息资源集散的数据中心正在发展成为一个具有战略意义的新兴产业，成为新一代信息产业的重要组成部分和未来3-5 年全球角逐的焦点。
数据中心不仅是抢占云计算时代话语权的保证，同时也是保障信息安全可控和可管的关键所在，数据中心发展政策和布局已上升到国家战略层面。
数据中心是一整套复杂的设施。
它不仅仅包括计算机系统和其它与之配套的设备（例如通信和存储系统），还包含配电系统、制冷系统、消防系统、监控系统等多种基础设施系统。
其中，制冷系统在数据中心是耗电大户，约占整个数据中心能耗的30~45%。
降低制冷系统的能耗是提高数据中心能源利用效率的最直接和最有效措施。
制冷系统也随着数据中心的需求变化和能效要求而不断发展。
下文简要回顾和分析了数据中心发展各个时期的制冷技术应用，并展望了未来数据中心的发展方向。
2风冷直膨式系统及主要送风方式1994年4月，NCFC（中关村教育与科研示范网络）率先与美国NSFNET直接互联，实现了中国与Internet全功能网络连接，标志着我国最早的国际互联网络的诞生。
1998~2004年间中国互联网产业全面起步和推广，此时的数据中心正处于雏形阶段，更多的被称为计算机房或计算机中心，多数部署在如电信和银行这样需要信息交互的企业。
当时的计算机房业务量不大，机架位不多，规模也较小，IT设备形式多种多样，单机柜功耗一般是1~2kw。
受当时技术所限，IT设备对运行环境的温度、湿度和洁净度要求都非常高，温度精度达到±1℃，相对湿度精度达到±5%，洁净度达到十万级。
依据当时的经济和技术水平，计算机房多采用了风冷直膨式精密空调维持IT设备的工作环境，保证IT设备正常运行。
风冷直膨式精密空调主要包括压缩机、蒸发器、膨胀阀和冷凝器以及送风风机、加湿器和控制系统等，制冷剂一般为氟里昂，单机制冷量10-120KW。
原理如图1所示。
每套空调相对独立控制和运行，属于分散式系统，易于形成冗余，可靠性较高，具有安装和维护简单等优点，是这个时期数据中心大量采用的空调方案。
缺点是设备能效比较低，COP(Coefficient Of Performance)值小于3.0，室内外机受到管道距离限制。
图1：风冷直膨式精密空调原理图风冷直膨式精密空调室内机一般部署在机房一侧或两侧，机房内的气流组织方式一般采用两种：送风管道上送风方案和架空地板下送风方案。
风管上送风方式是指在机房上空敷设送风管道，冷空气通过风管下方开设的送风百叶送出，经IT设备升温后负压返回空调机。
该方法的优点在于安装快速，建造成本低。
缺点是受到各种线缆排布和建筑层高限制，送风管道截面无法做大，导致风速过高，送风量无法灵活调节。
这种送风方式在低热密度的机房应用较多。
图2 风管上送风案例地板下送风是另一种，即使是现在，也是大量数据中心项目中仍在使用和新建采用的一种气流组织方式。
这种方式利用架空地板下部空间作为送风静压箱，减少了送风系统动压，增加静压并稳定气流。
空调机将冷空气送至地板下，通过送风地板通孔送出，由IT设备前端进风口吸入。
该方法的优点在于机房内各点送风量可以通过送风地板通孔率调整，同时，通过合理布置数据中心机房线缆和管道，可以少量敷设在地板下，保证美观。
缺点是随着使用需求的增长和调整，地板下敷设的电缆不断增加，导致送风不畅，甚至形成火灾隐患。
图3 地板下送风案例3水冷系统2005~2009年间互联网行业高速发展，数据业务需求猛增，原本规模小、功率密度低的数据中心必须要承担更多的IT设备。
此时的单机柜功率密度增加至3~5kw，数据中心的规模也逐渐变大，开始出现几百到上千个机柜的中型数据中心。
随着规模越来越大，数据中心能耗急剧增加，节能问题开始受到重视。
传统的风冷直膨式系统能效比COP(Coefficient Of Performance)较低，在北京地区COP约为2.5~3.0，空调设备耗电惊人，在数据中心整体耗电中占比很高。
而且，随着装机需求的扩大，原来建设好的数据中心建筑中预留的风冷冷凝器安装位置严重不足，噪音扰民问题凸显，都制约了数据中心的扩容。
此时，在办公建筑中大量采用的冷冻水系统开始逐渐应用到数据中心制冷系统中，由于冷水机组的COP可以达到3.0~6.0，大型离心冷水机组甚至更高，采用冷冻水系统可以大幅降低数据中心运行能耗。
冷冻水系统主要由冷水机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵以及通冷冻水型专用空调末端组成。
系统采用集中式冷源，冷水机组制冷效率高，冷却塔放置位置灵活，可有效控制噪音并利于建筑立面美观，达到一定规模后，相对于直接蒸发式系统更有建造成本和维护成本方面的经济优势。
图4：水冷系统冷冻水系统应用最多的空调末端是通冷冻水型精密空调，其单台制冷量可以达到150kw以上。
送风方式与之前的风冷直膨式系统变化不大，仅仅是末端内的冷却媒质发生变化，空调设备仍然距离IT热源较远，主要依靠空调风扇输送空气维持气流组织。
4水侧自然冷却和新型空调末端2010~至今，随着数据中心制冷技术的发展和人们对数据中心能耗的进一步关注和追求，自然冷却的理念逐渐被应用到数据中心中。
在我国北方地区，冬季室外温度较低，利用水侧自然冷却系统，冬季无需开启机械制冷机组，通过冷却塔与板式换热器“免费”制取冷源，减少数据中心运行能耗。
水侧自然冷却系统是在原有冷冻水系统之上，增加了一组板式换热器及相关切换阀组，高温天气时仍采用冷水机组机械制冷，在低温季节将冷却塔制备的低温冷却水与高温冷冻水进行热交换，在过渡季节则将较低温的冷却水与较高温的冷冻水进行预冷却后再进入冷水机组，也可以达到降低冷水机组负荷及运行时间的目的。
图5：水冷系统自然冷却系统原理传统数据中心的冷冻水温度一般为7/12℃，以北京地区为例，全年39%的时间可以利用自然冷却，如果将冷冻水提高到10/15℃，全年自然冷却时间将延长至46%。
同时由于蒸发温度的提高，冷水机组COP可以提升10%。
另一方面，随着服务器耐受温度的提升，冷冻水温度可以进一步提高，全年自然冷却的时间也将进一步延长。
目前国内技术领先的数据中心已经将冷冻水温度提高至15/21℃，全年自然冷却时间可以达到70%甚至更长。
水侧自然冷却系统虽然相对复杂，但应用在大型数据中心项目中的节能效果显著。
水侧自然冷却系统日渐成熟，已经成为我国当前数据中心项目设计中最受认可的空调系统方案。
我国目前PUE能效管理最佳的数据中心也正是基于水侧自然冷却系统，全年PUE已实现1.32。
在冷源侧系统不断演进发展的同时，新型空调末端形式也层出不穷。
传统的机房精密空调机组结构形式相对固定，设备厚度一般为600mm，宽度为2500mm左右，风量约27000m3/h，其机组内部风速达到7米/秒，空气阻力很大，风机大量的压力损失在了机组内部，造成了很大的能量浪费。
一般配置了450Pa风机全压的空调机，机外余压只有大约200Pa。
图6所示的AHU风机矩阵是一种新型的空调末端，运行时由AHU设备的回风口吸入机房热回风，顺序经过机组内部的过滤器、表冷器等功能段。
降温后的空气由设置在AHU 前部的风机矩阵水平送入机房，冷空气送入机房冷区，即机柜正面，冷却IT后升温排至热区，即机柜背面封闭的热通道内，向上至回风吊顶，又回到空调回风口，如此周而复始循环。
这种新型的空调末端改变了机房布置和传统精密空调机组的内部结构，大大增加了通风面积，截面风速可以控制在3米/秒以下，减少了空气在设备内部多次改变方向并大幅减小部件布置紧凑导致的阻力。
末端能耗最多降低约30%。
图6：AHU风扇矩阵设备行级空调系统（Inrow）和顶置冷却单元（OCU）是一种将空调末端部署位置从远离负荷中心的机房两侧移至靠近IT机柜列间或机柜顶部的空调末端侧的优化，形成了我们称之为靠近负荷中心的集中式制冷方式。
行级空调系统由风机、表冷盘管，水路调节装置、温湿度传感器等组成，设备布置在IT机柜列间。
行级空调通过内部风机将封闭通道的热空气输送至表冷盘管，实现冷却降温，IT设备根据自身需求将低温的冷通道空气引入，通过服务器风扇排至封闭的热通道，实现水平方向的空气循环。
行级空调系统（Inrow）因靠近负荷中心，因输送冷空气至负荷中心的距离减小，设备维持制冷循环所需的能耗会比传统方式降低。
顶置冷却单元与行级空调系统制冷循环很相似，但顶置冷却单元仅由表冷盘管、水路调节装置、温湿度传感器等组成，设备本身不再配置风机，表冷盘管设置于机柜顶部。
IT机柜风扇将排出的热空气聚集到封闭的热通道内，通过热压的作用，热空气自然上升，经过机柜顶部的顶置冷却单元表冷盘管降温后，因热压作用开始下降，并再由IT机柜风扇吸进IT 设备降温，实现垂直方向的空气循环。
顶置冷却单元（OCU）因其本身就没有配置风扇，热压作用维持了空气的自然流动循环，使得空调末端设备的能耗消耗降低至极致至0。