免费制冷：数据中心节能系统最佳实践

利用节能系统配合免费冷却方法来降低能源开销，一直是数据中心的热点话题。任何时间，如果可以关掉空调单元或减少冷水机组的使用，可以减少服务器所产生的热量，这不仅能降低运营开销，还可以延长冷却设备的使用寿命，降低损耗。North American Access Technologies，是一家经营数据中心设计与咨询业务公司，Julius Neudorfer是其首席技术官，将给我们介绍一些关于数据中心节能系统最佳实践的内容。

问题：节能系统与“免费冷却”对企业级数据中心的远景是怎样的?

Julius Neudorfer: 我们都很喜欢“免费”这个词，而且冷却是数据中心能源开销中占比很大的一部分。在传统的企业级数据中心内，冷却通常是通过机械制冷实现，可能是通过在数据中心部署压缩机单元(CRAC)或额外冷却水设备机空气处理器(CRAH)来实现。

免费冷却通常被视为一个节能系统，该系统可以降低或减少机械制冷的运营开销，但外界温度达到或低于某点时，其可以提供直接或间接的制冷效果。

大部分免费冷却方案都需要依赖基于空气压缩的系统。你依旧需要一个完整的机械冷却系统运作着--即使只需要在特定日子的一小部分时间里--以保证数据中心在较热的几天内保持正常冷却。同时，这并不会降低或减少风扇的能源开销，也就是机械制冷的能耗。

问题：免费冷却对数据中心设计造成了很明显的影响。免费冷却是否适合新建的数据中心，还是其同样可以被引入已经投入生产的数据中心?

Neudorfer: 在现有基础上加装免费冷却系统在某些情况下是能获得效益的，但更有效的方法是将其引入新建的数据中心里。有两种基本类型：空气冷却与水冷却。直接空气冷却系统目前正受到更多关注。其原理是通过将外部达到可接受温度与湿度范围的温度引入数据中心冷通道中。将空气节能冷却系统引入现有的数据中心是十分困难的 --在很多情况下几乎不可能。

使用水冷却节能系统是当前大型数据中心常用的方法，尤其在气温较低的季节，但其只能在环境温度低于供应水温度时有效，典型温度为华氏45度。在现有水冷却系统上增加节能系统可行，但代价极其昂贵，而且系统运行时无法操作，能够带来的节能效果也受到一定限制。

绿色网格公开提供的地图，评估该地区的空气和水系统的自由冷却百分比。尽管如此，还有许多也有许多冷却空气节能装置，因为它们可能提供100%免费冷却至华氏80度，有部分效甚能达到环境温度华氏100度。

重要的是分析能够让节能装置有效运作的天数，以此配合数据中心进行能源节约，证明其新引入的技术能够带来收益。这在计算投资回报率(ROI)时尤其重要。

问题：是否有其他重要的互补技术，免费冷却在节能装置部署时一同应用?

Neudorfer: 在任何数据中心内，防止冷热空气混合十分重要。甚至比现在的空气或水冷节能装置都更有意义。隔离使用过的热空气，可以提升运维质量并延长冷却天数。这种方法对刀片服务器尤其重要，因为它们通常会比其他小型服务器更能产生热量以及占用冷却资源，通常会比其他服务器消耗15至20华氏度的热量。

集装箱式数据中心提供了近乎完美的冷/热空气隔绝，一些经过特殊设计使得其免费冷却效果达到最高。换句话说，如果你正考虑新建数据中心，这是最佳选择。在你开始实施之前，还需要考虑许多东西。

问题：什么才是评估自由冷却站点是否适宜重要考虑因素?

Neudorfer:除了温度，本地湿度也很重要。具体来说，湿度高的环境，会使机械制冷效率降低或完全失效，还会迫使系统进行去湿处理，即使环境温度还在允许的范围内。湿度过高同样也会影响到任何基于蒸发水的节能装置。

请记住，直接空气节能系统会引入外界空气，包括可能包括来自相邻站点的烟雾、可吸入颗粒物或腐蚀性气体。可能引发错误的烟雾报警器或对IT设备造成腐蚀损坏，特别在环境湿度较高的情况下。事实上，ASHRAE目前正在研究的腐蚀损坏问题。

问题：从免费冷却的观点来看，什么是数据中心设计中的最大疏忽?这些问题可以避免吗?

Neudorfer:就像新事物一样，免费制冷也有有一个学习过程曲线。在这种情况下，水节能系统已被整理出来，因为已经具备了相对更多的使用经验。空气节能系统仍然处于起步阶段，还没有真正的有“完全”版本。它们通常被设计在建筑结构内，而且是独一无二的。虽然一些基本组件是标准的-电动通风口和阻尼器-控制系统设计，集成和优化仍然需要定制并且处于商业发展的初期阶段。

事实上，Facebook在俄勒冈州的数据中心主要以新鲜空气和绝热系统进行冷却，在2011年初投产的几个月后，经历了严重的控制系统程序错误。系统对快速变化的外部天气状况响应不正确，导致其突然关闭所有外部空气。然后重新分发内部热空气的同时，试图用绝热冷却，以控制温度上升。重新分发的空气形成高湿度水雾，凝结的服务器上，导致了短路，电源和强制关机。在故障前，系统一直是正常运作的，但这也说明了系统仍然存在严重问题。虽然我相信自由冷却空气节能系统将变得更加普遍，但同样需要应谨慎对待。一旦这项技术成熟，将成为节约能源的巨大机遇。

关于作者：Julius Neudorfer NAAT首席技术官，也是自1987年公司成立以来的主要创始人。他曾为商业客户和政府客户设计和管理通信和数据系统项目。