面對現代數據中心不斷遞增的規模、無法預測的功率密度、更高要求的安全等級和運維能力，如何合理規劃與設計空調系統，最大限度的利用自然冷源，保障數據中心安全運行并取得最大化節能效果則尤為重要。

日前，探密維諦實驗室 “V-LoGeek維極百課”--維諦技術(Vertiv，NYSE：VRT)2020線上研討會上，維諦技術(Vertiv)亞太區熱量管理及融合解決方案事業部副總裁冉啟坤、中數智慧研究院副院長羅志剛、維諦技術(Vertiv)中國區熱管理解決方案部總經理嚴瀚，全面探討了數據中心綠色節能的意義。

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同時，維諦技術(Vertiv)深圳西麗實驗室、廣東江門實驗室在直播中同步開測，分別對Liebert®PEX4S全時自然冷卻精密空調在不同負載率、不同室外溫度等條件下的性能進行檢測。

影響數據中心能效的兩大因素

根據CDCC公開的數據顯示，2019年全國數據中心的用電總量達到了630億度，同時數據中心全面耗水量約756億升，平均WUE為 2.0升/kWh。

如果按照每人每天的用水量1.5升來計算，那么有1.38億人全年的飲水量被數據中心直接消耗掉，這對整個生態帶來很嚴峻的挑戰。因此，在數據中心領域提倡應用無水極致節能的空調系統具有重要意義。

目前，針對數據中心嚴重的能耗情況，國內多地都出臺了PUE新政，總體而言，各地出臺的新政對于新建或改建數據中心的PUE要求大都在1.4以下，充分體現了對數據中心整體PUE水平的重視。然而，從目前情況來看，全國數據中心實際的PUE水平與PUE新政要求的目標還具有較大差異。

而影響數據中心能效的原因主要來自于采用集中式冷凍水系統架構導致的低載效率低和無法實時利用自然冷源兩大因素。

l 首先，由于數據中心成長周期較長，初期幾年都處于較低負載狀態，集中式冷凍水系統長期低載無法達到最佳效率點。

l 其次，自然冷統計時間按照逐時統計，但冷機系統無法根據需要實時切換，也就難以實現實時利用自然冷源。

相比較而言，盡管冷凍水系統的能效比傳統定頻風冷系統要高，但是系統建設極為復雜。比如，冷凍水系統中的制冷站，是管線最復雜、最密集的地方，管線不僅包括設備，也涉及復雜的冷機水泵，水處理、分集水器和換熱器，其建設難度非常之大。

不僅如此，復雜的冷凍水系統也給日常運維造成了很大的困難，而且由于過高的復雜性，也使得影響數據中心PUE水平因素增多。

一個值得關注的問題是，冷凍水系統在理論上與實際應用中往往存在很大差異，而造成這一問題的原因有三個方面的因素。

l 首先，建設工程的任何一個環節都會影響實際效果，冷凍水系統完全按照工程化的理念建設，設計、施工、采購、運維的整個過程中間即使發生一些很小的變更，也會影響到原來的理論設計。

l 其次，系統的復雜性，冷凍水系統的優點可以長距離的輸送，但是由于管路長就很難做到水利平衡高效。

l 再有，在控制邏輯方面，冷凍水系統邏輯無法達到理論預期。

相比較于水冷系統的高復雜性，全時自然冷風冷空調系統結構簡單，通過控制系統能夠實現對變頻風機、變頻壓縮機等幾大核心部件的完全控制。基于風冷系統在建設及運行當中的有點，維諦技術(Vertiv)全新推出了全時自然冷技術。

相對于冷凍水系統，全時自然冷技術可以在冬季甚至春秋季實現完全自然冷，在夏季和部分春秋季提供部分自然冷，實現自然冷源的最大化利用，而且在數據中心低負載率的情況下也能夠實現更高的能效。

目前，數據中心的發展趨勢是高送風、高回風，回風溫度即使35℃、40℃、42℃的情況都有，當室外溫度在31℃、34℃時，只要回風溫度比室外溫度高就存在溫差，就可以利用溫差產生部分自然冷。這也是維諦技術(Vertiv)提出全時自然冷概念的理論基礎。

全時自然冷對節能的重要意義

一般情況下，低負載率不僅對數據中心運營影響比較大，而且無法實時利用自然冷源。同時，基于IT負荷變化與空調系統之間的矛盾，也需要變冷量空調系統與之匹配。

在本期“V-LoGeek維極百課”直播中，維諦技術(Vertiv)在深圳西麗實驗室、廣東江門實驗室，針對應用全時自然冷技術的Liebert®PEX4S空調進行了嚴格測試。

其中，在西麗實驗室主要測試在固定室外溫度下機組不同負載率下的整機顯熱能效，證明可解決數據中心長期低載下的能效問題;江門實驗室測試在固定IT負載率下機組不同室外溫度下的整機顯熱能效，檢驗系統不同環境溫度下全部利用自然冷的能力。

值得一提的是，維諦技術(Vertiv)的兩個空調實驗室建立了以ISO/IEC 17025 為標準的質量體系，并經過了CNAS、GMPI、EMC安規TUV、TGG、UL等行業權威機構的認證，是目前國內機房專用空調業界最大、最專業、最精確的實驗室之一，可測試5kW～400kW制冷量空調在各種工況下的制冷量、顯熱比、風量、能耗、焓差。檢測報告可以使用ILAC國際互認標志，在57個簽署協議的國家和經濟體生效。

在西麗實驗室，維諦技術(Vertiv)邀請了合肥通用機電產品檢測院有限公司進行測試。在完成對文件、儀器、測試方法及實驗過程的審查后，合肥所宣布實驗在室內干球溫度35℃，室外干球溫度15℃，機組送風溫度21℃的條件下，Liebert®PEX4S機組在25%、50%、75%、100%負載下的能效分別為34.84、12.15、10.61、8.35，測試過程符合GBT19413-2010標準要求。

測試結果顯示，Liebert®PEX4S機組在低負載下擁有較高的能效，這對于目前負載率低于50%的數據中心超過一半、大部分數據中心負載率在20%～30%的行業現狀而言，具有非常大的節能意義。

同時，合肥所在江門實驗室完成對文件、儀器、測試方法及實驗過程的審查后，宣布Liebert®PEX4S機組在室內機送風溫度21℃、回風溫度35℃，室外溫度-5℃、5℃、15℃、25℃、35℃條件下的能效分別為46.56、40.09、10.56、7.10、5.17，測試過程符合GBT19413-2010標準要求。相關測試數據達到了高于業內平均水平兩倍的效果。

可以說，江門實驗室的測試真實體現了全時自然冷技術逐溫能效提升對于節能的意義，一方面這使得不同緯度區域自然冷可利用的時長顯著增加，另一方面自然冷的充分挖掘使得南北方節能差異顯著減小。

從兩個實驗室的測試結果來看，都取得了優秀的測試數據，這也充分體現了Liebert®PEX4S全時自然冷卻精密空調的出色性能。這款創新產品以全變頻硬件為基礎，上層控制平臺及軟件邏輯為核心，通過多維度的創新研發設計，取得了性能的顛覆性飛躍，能夠幫助數據中心實現PUE優化30%的目標。

可以想見的是，基于出色的節能特性，Liebert®PEX4S全時自然冷卻精密空調能夠為數據中心用戶創造顯著的經濟價值。

按照2019年全國數據中心用電總量630億度計算，如果新建及改造數據中心均采用全時自然冷技術，可實現節電137.81億千瓦時，比目前全國平均水平節能21.8%，同時可節水約700億升，實現碳排放年節約108.2億公斤， 比傳統離心機自然冷方案節能提高33%。

在數據中心應用具有巨大的節能價值，基于風冷系統架構的高可靠性、極簡的工程量和分期投資的金融便利性，都是傳統方案無法比擬的巨大優勢。

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