地表水自然冷却系统在数据中心的应用
自然冷却技术在数据中心的应用探讨
自然冷却技术在数据中心的应用探讨在当今数字化的时代，数据中心已经成为了支撑各种信息技术服务的关键基础设施。
随着数据处理量的不断增加，数据中心的能耗问题也日益凸显。
为了降低能耗、提高能源利用效率，自然冷却技术逐渐受到了广泛的关注和应用。
自然冷却技术，顾名思义，是指利用自然界的冷源来降低数据中心的温度，从而减少对机械制冷设备的依赖，达到节能的目的。
其基本原理是在环境温度较低时，通过直接引入室外冷空气、利用冷却塔的冷水或者其他自然冷源来冷却数据中心的设备，而不是一直依靠传统的空调系统进行制冷。
数据中心的发热量大是众所周知的。
服务器、存储设备、网络设备等在运行过程中会不断产生大量的热量，如果不能及时有效地将这些热量散发出去，将会导致设备温度过高，影响其性能和可靠性，甚至可能造成设备损坏。
因此，良好的冷却系统对于数据中心的正常运行至关重要。
传统的数据中心冷却方式主要依赖于机械制冷，如空调系统。
然而，这种方式不仅能耗高，而且在运行过程中还会产生大量的温室气体排放，对环境造成不利影响。
相比之下，自然冷却技术具有显著的优势。
首先，自然冷却技术能够显著降低数据中心的能耗。
在适宜的气候条件下，合理利用自然冷源可以大大减少机械制冷设备的运行时间，从而降低电力消耗。
据统计，采用自然冷却技术的数据中心，其能耗可以降低20%至50%，这对于降低数据中心的运营成本具有重要意义。
其次，自然冷却技术有助于提高数据中心的可靠性。
由于减少了机械制冷设备的使用，降低了系统的复杂性和故障概率。
同时，自然冷却方式通常更加温和，不会对设备造成过大的温度波动，有利于延长设备的使用寿命。
再者，自然冷却技术对环境更加友好。
它减少了对化学制冷剂的需求，降低了温室气体排放，符合可持续发展的要求。
然而，自然冷却技术在数据中心的应用也并非一帆风顺，存在一些挑战和限制。
气候条件是一个重要的影响因素。
自然冷却技术在气候较为寒冷或者温差较大的地区效果更为显著，但在炎热潮湿的地区，其应用可能会受到一定的限制。
浅析自然冷却在数据中心的应用
中国计算机报/2013年/12月/30日/第022版专栏浅析自然冷却在数据中心的应用在当今的数据中心中，数据中心整体输入功率的40%是被制冷设备所消耗的，在极恶劣的情况下，这个数会达到60%。
电力正在成为一种紧缺资源，应该用于极大程度地发挥服务器的效能，而不是浪费在对制冷设备的非必要驱动上。
除了降低成本、实现更高效的电力管理之外，业界一直有关于采用节能型制冷系统的低单位面积碳排放的“绿色”数据中心的讨论。
数据中心需要使用空调系统来降低由服务器和其他热源产生的热量，且空调系统需要冗余配置，实现每天7×24小时的高可靠性和高可用性。
温度、湿度和空气洁净度必须符合IT设备制造商的设计规范。
数据中心关键制冷系统中的风机、压缩机、水泵等设备的压缩机能耗占比较高。
理论上讲，只有在外界环境温度高于数据中心内部温度时才需要空调系统内的机械制冷。
如果环境温度较低，则无需制冷压缩机工作，室外的冷源可以通过直接或间接的方式引入室内，从而减少压缩机的使用时间，达到节约电能的目的。
这种直接或间接利用外界冷源对数据中心进行冷却，缩短压缩机运行时间的做法，业内称之为自然冷却方式。
应用自然冷却的精密空调产品解决方案主要有以下四种方式：直接自然冷却：当室外空气温度较低时，可以直接将室外低温空气送至室内，为室内降温。
当室外温度高，不足以带走室内热量时，则开启机械制冷。
间接自然冷却：室外侧冷源通过某种热换工质将机房热量转移到室外侧，可分为乙二醇干冷器式间接自然冷却、氟泵式间接自然冷却和风冷冷水机组间接自然冷却。
间接自然冷却的三种方式，对比如下：运行模式：氟泵式间接自然冷却系统只有压缩机运行和自然冷却运行两种模式，在5摄氏度以下才能实现自然冷却功能；乙二醇干冷器式和风冷冷水机组式系统除了这两种模式外，还具备混合模式，大大延长了自然冷却的运行时间，在20摄氏度以下就能实现自然冷却功能。
换热能力：氟泵式间接自然冷却系统换热效果较差，水泵和室内外风机能耗较大。
数据中心制冷技术的应用及发展V2 1
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。
常见数据中心冷却系统(二)2024
常见数据中心冷却系统（二）引言概述：数据中心是现代信息技术的重要基础设施，为了保障数据中心设备的正常运行，冷却系统是不可或缺的。
本文将探讨常见的数据中心冷却系统，以便更好地了解和选择适合的冷却系统。
一、空调冷却系统1. 精密空调系统：采用高精度温度控制和湿度控制，保证数据中心的环境稳定性。
2. 风冷式空调系统：利用强制循环冷却的原理，通过风扇将热空气带出，保持数据中心的良好散热效果。
3. 水冷式空调系统：利用冷却水循环系统，通过水冷却设备将热量带走，确保数据中心的正常工作温度。
二、自然冷却系统1. 自然风冷却系统：利用室外空气的自然对流，通过设计合理的进气口和出气口，提供充足的新鲜空气和散热效果。
2. 冷水柜系统：通过提供冷却水来冷却设备，而冷却水则是通过地下水或蓄冷塔来提供的，既节能又环保。
三、间接蒸发冷却系统1. 蒸发式冷却系统：通过蒸发冷却原理，将冷却水喷洒在热交换器上，通过风扇将热空气带走，实现数据中心的降温。
2. 吸附式冷却系统：利用化学吸附材料吸附水分和热量，通过脱附过程将热量带走，达到冷却效果。
四、直接蒸发冷却系统1. 直接蒸发冷却系统：将冷却介质和空气直接接触，通过物质的蒸发吸热原理，将数据中心的热量带走。
2. 溴化锂吸收式制冷系统：利用溴化锂和水的吸收－脱吸附过程，实现对热能的吸收和释放，对数据中心进行冷却。
五、液体冷却系统1. 直接水冷系统：将冷却介质直接引入设备，通过水管将热量带走，有效降低设备的工作温度。
2. 直接液体冷却系统：利用低沸点液体来吸收设备的热量，通过循环将热量带走，确保数据中心的正常运行。
总结：选择适合的数据中心冷却系统对于数据中心的正常运行至关重要。
通过本文的讨论，我们了解到了常见的数据中心冷却系统，包括空调冷却系统、自然冷却系统、间接蒸发冷却系统、直接蒸发冷却系统和液体冷却系统。
根据具体需求和资源条件，可以选择适合的冷却系统来提高数据中心的运行效率和稳定性。
数据中心节能减排技术手册
数据中心节能减排技术手册第一章数据中心节能减排概述 (2)1.1 数据中心能耗分析 (2)1.2 节能减排的重要性 (2)第二章数据中心设计优化 (3)2.1 高效机房设计 (3)2.2 能源管理系统集成 (3)2.3 绿色建筑标准应用 (4)第三章服务器与存储设备节能减排 (4)3.1 服务器选型与配置 (4)3.2 存储设备优化 (5)3.3 虚拟化技术应用 (5)第四章供配电系统节能减排 (6)4.1 高效电源设备 (6)4.2 电力系统优化 (6)4.3 电池备份系统 (6)第五章冷却系统节能减排 (7)5.1 冷却设备选型与配置 (7)5.1.1 冷却设备选型原则 (7)5.1.2 冷却设备配置 (7)5.2 冷却系统优化 (7)5.2.1 冷却系统设计优化 (7)5.2.2 冷却系统运行优化 (7)5.3 自然冷却技术应用 (8)5.3.1 自然冷却原理 (8)5.3.2 自然冷却应用案例 (8)5.3.3 自然冷却技术应用前景 (8)第六章数据中心网络节能减排 (8)6.1 网络设备选型与配置 (8)6.2 网络架构优化 (9)6.3 高效网络传输技术 (9)第七章数据中心运维管理 (10)7.1 能源监控与管理 (10)7.1.1 能源监控系统概述 (10)7.1.2 数据采集 (10)7.1.3 数据处理与分析 (10)7.1.4 能源管理策略 (10)7.2 设备维护与优化 (10)7.2.1 设备维护策略 (10)7.2.2 设备优化措施 (10)7.3 节能减排措施实施 (11)7.3.1 节能措施 (11)7.3.2 减排措施 (11)第八章数据中心照明与动力系统 (11)8.1 高效照明系统 (11)8.2 动力系统优化 (12)8.3 节能灯具应用 (12)第九章数据中心废弃物处理与回收 (12)9.1 电子废弃物回收 (12)9.1.1 电子废弃物的分类与特点 (12)9.1.2 电子废弃物的回收流程 (12)9.2 废水处理与回收 (13)9.2.1 废水的来源与特点 (13)9.2.2 废水处理技术 (13)9.2.3 废水回收利用 (13)9.3 废气处理与排放 (13)9.3.1 废气的来源与特点 (13)9.3.2 废气处理技术 (13)9.3.3 废气排放控制 (13)第十章数据中心节能减排发展趋势 (14)10.1 新技术展望 (14)10.2 政策与法规 (14)10.3 行业最佳实践案例 (14)第一章数据中心节能减排概述1.1 数据中心能耗分析数据中心作为支撑现代信息化社会的重要基础设施，其能耗问题日益受到关注。
大型数据中心节能冷却系统
大型数据中心节能冷却系统在当今数字化时代，数据中心已成为支撑社会经济运行的重要基础设施。
随着云计算、大数据、人工智能等技术的快速发展，数据中心的规模不断扩大，其能耗问题也日益凸显。
其中，冷却系统作为数据中心能耗的重要组成部分，如何实现节能高效运行成为了行业关注的焦点。
数据中心的运行会产生大量的热量，如果不能及时有效地将这些热量散发出去，将会导致设备温度过高，影响其性能和稳定性，甚至造成设备损坏。
因此，冷却系统对于数据中心的正常运行至关重要。
然而，传统的冷却方式往往存在能耗高、效率低等问题。
为了降低数据中心冷却系统的能耗，提高能源利用效率，一系列节能冷却技术应运而生。
其中，自然冷却技术是一种常见且有效的方法。
自然冷却利用外界环境的低温空气，通过合理的风道设计和热交换设备，将数据中心内部的热量带走，从而减少机械制冷设备的运行时间。
例如，在冬季或气温较低的地区，可以直接引入室外冷空气进行冷却，大大降低了制冷系统的能耗。
液冷技术也是一种具有潜力的节能冷却方式。
与传统的风冷技术相比，液冷技术具有更高的散热效率。
在液冷系统中，冷却液直接与发热元件接触，能够迅速将热量带走。
常见的液冷技术包括浸没式液冷和冷板式液冷。
浸没式液冷将服务器完全浸泡在冷却液中，实现高效散热；冷板式液冷则是通过在服务器的发热部件上安装冷板，冷却液在冷板内部流动来吸收热量。
此外，还有一些创新的冷却技术在不断发展和应用。
比如，热管冷却技术利用热管内工作介质的相变来传递热量，具有高效、紧凑的特点；蒸发冷却技术利用水的蒸发吸热原理，实现冷却效果。
在大型数据中心中，要实现节能冷却系统的优化运行，还需要综合考虑多种因素。
首先是数据中心的布局和设计。
合理的机房布局能够改善气流组织，减少冷热气流的混合，提高冷却效率。
例如，采用冷热通道隔离的方式，可以有效地将冷空气输送到设备的进风口，提高冷却效果。
冷却设备的选型和配置也至关重要。
不同的冷却设备在性能、能效比等方面存在差异，需要根据数据中心的实际需求进行选择。
绿色数据中心冷却技术
应用范围广泛
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适用于气候温和、外部环境温度适宜的地区，如北欧、加拿大
等地区的数据中心。
案例二：液冷技术应用
高效率冷却
液冷技术通过液体循环带走服务器产生的热量，实现高效率的冷 却效果。
降低能耗和噪音
相比传统的风冷技术，液冷技术能够显著降低数据中心的能耗和 噪音水平。
适用于高密度计算
液冷技术特别适用于高功率密度计算场景，如超级计算机、云计 算中心等。
冷却技术分类
根据冷却方式不同，数据中心冷却 技术可分为风冷、液冷等类型。
冷却技术应用
冷却技术在数据中心中主要应用于 服务器、存储设备、网络设备等发 热设备的散热，确保设备正常运行 。
绿色数据中心冷却技术的重要性
01
02
03
降低能耗
绿色数据中心冷却技术通 过采用高效制冷设备、优 化冷却系统等方式，降低 数据中心的能耗。
节能环保
采用高效制冷设备及智能控制技术，降低能耗和 排放。
降低运营成本
通过优化制冷系统设计和运行策略，减少电力消 耗和维护成本。
提高可靠性
利用自然冷源和冗余设计，增强数据中心的稳定 性和可用性。
绿色冷却技术发展趋势
智能化
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。
高效化
研发更高效的制冷设备和技术，进一步提高制冷效率。
冷却效率不足
由于设备布局、气流组织等原因，冷却效率往往 难以达到预期效果。
3
运维成本高
冷却系统复杂度高，运维难度大，导致运维成本 居高不下。
解决方案与建议
采用高效能冷却技术
如液冷技术、自然冷却技术等，提高冷却效率，降低能耗 。
优化设备布局和气流组织
论大型数据中心自然冷源利用技术研究与应用
论大型数据中心自然冷源利用技术研究与应用发布时间：2021-06-17T15:16:01.907Z 来源：《工程建设标准化》2021年4期作者：李洋1赵婷婷1张涛1满征一1董玉坤1[导读] 随着数据中心的建设发展，冷却能耗在数据中心的总能耗中占有很大比例李洋1赵婷婷1张涛1满征一1董玉坤1中建一局集团安装工程有限公司随着数据中心的建设发展，冷却能耗在数据中心的总能耗中占有很大比例，如何降低数据中心冷却耗能成了如今数据中心节能的主要课题。
自然冷却是目前国内外公认的数据中心节能重要措施之一，合理地利用自然冷却技术可以明显减少数据中心的全年能耗。
近十几年来，各种自然冷却技术应运而生，极大地推进了自然冷却技术在数据中心的应用和发展，但无论是相关产品的开发还是推广应用，在国内仍然处于起步阶段，节能效果与预期的结果相差甚远，更关键的是商业炒作不断地误导着设计师和用户，因此数据中心的自然冷却技术值得深入研究和思考。
自然冷却技术可分为空气侧冷却和水侧冷却，空气侧冷却又分为直接空气冷却和间接空气冷却，本项研究内容重点对直接空气冷却技术中的新风自然冷却技术进行了探讨。
1自然冷源利用技术原理考虑张北及内蒙古地区全年平均温度约在3.2℃，宜采用直接自然冷源利用技术及复合自然冷源技术原理是当室外空气温度低于室内温度通过相应的手段将室外冷源引入机房内，把机房内的热量带走，达到降低机房温度的目的。
阿里巴巴云计算数据中心张北庙滩数据中心及阿里巴巴内蒙古云计算数据中采用全新风自然冷却、混风自然冷却和全回风机械制冷模式切换的控制技术进行自然冷源资源利用。
通过应用机房内采用侧送风并封闭热通道的气流组织管理方式，机柜采用面对面/背对背布置方式，机柜中设备为前进风后出风冷却，在机柜正面区域形成冷通道，机柜背面形成热通道，吊顶与冷通道构成封闭空间，形成组织气流，热量通过热通道进入吊顶内，在吊顶上安装回风口，可以有效的减少热空气的回流，使数据中心上下温度趋于稳定状态，并引入新风系统进入机房内进行降温。
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电 力 与 能 源
第３ ５ 卷第 ５ 期
２ ０１ ４年 １ Ｏ月
地表水 自然冷却 系统在数据中心的应用
韩 超
（ 上海阿尔西空调系统服务有限公司 ， 上海 ２ ０ ０ ３ ３ ３ ）
摘 要 ： 针 对 数 据 中心 空 调 系 统 配 置 制 冷 设 备 功 率 大 、 台数多 、 全 年 运 行 制 冷 工 况 以 及 制 冷 系 统 能 耗 大 的 问
Ｈ ａｎ Ｃｈ ａｏ
（ Ｓｈ ａｎ ｇｈ ａ ｉ Ａｉ ｒ — Ｓｅ ｒ ｖｅ Ａｉ 卜ｃ ０ ｎｄｉ ｔ ｉ ｏｎ ｉ ｎ ｇ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｓｅ ｒ ｖｉ ｃ ｅ Ｃｏ．， Ｌｔ ｄ．， Ｓｈ ａ ｎｇｈ ａ ｉ ２０ ０３ ３３， Ｃｈｉ ｎ ａ）
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Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｃｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｆｉ ｅ ｌ ｄ题， 通过江南水乡地区某数据中心的现场调研 、 勘查 、 分析和评估 的基础上 ， 结 合 该 数 据 中心 三 面 环 河 的地 理 位 置特 点 ， 研 发 了 适 合 该 数 据 中心 的 河 水 自然 冷 却 系 统 。采 用 冬 季 河 水 自然 冷 却 系 统 替 代 压 缩 制 冷 的冷 水 机 组 和相 关 辅 助制 冷 设 备 运 行 ， 通过提供低温冷冻水 ， 降低 系 统 能耗 ， 提 高 了节 能 效 果 。实 践 证 实 了使 用 河 水 自
然 冷 却 系统 后 ， 该数据中心节能效果显著 ， 社 会 效 益 和经 济 效 益 明显 。 关键词 ： 河 水 自然 冷 却 系 统 ； 节约能源 ； 数据中心 ； 节 能 改 造
中 图分 类 号 ： Ｘ ５ ５ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ２ ０ ９ ５ —１ ２ ５ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ —０ ６ ３ ６ 一Ｏ ４