数据中心空调系统节能技术白皮书
数据中心供配电系统白皮书[1]
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数据中心供配电系统应用白皮书一引言任何现代化的IT设备都离不开电源系统，数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统。
供配电系统于整个数据中心系统来说有如人体的心脏-血液系统。
1.1 编制范围考虑到数据中心供配电系统内容的复杂性和多样性以及叙述的方便，本白皮书所阐述的“数据中心供配电系统”是从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统，将主要包括：高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统（ATSE，Automatic Transfer Switching Equipment）、输入低压配电系统、不间断电源系统（UPS，Uninterruptible Power System）系统、UPS列头配电系统和机架配电系统、电气照明、防雷及接地系统。
如下图：图1 数据中心供配电系统示意方框图高压变配电系统：主要是将市电（6kV/10kV/35kV，3相）市电通过该变压器转换成（380V/400V，3相），供后级低压设备用电。
柴油发电机系统：主要是作为后备电源，一旦市电失电，迅速启动为后级低压设备提供备用电源。
自动转换开关系统：主要是自动完成市电与市电或者市电与柴油发电机之间的备用切换。
输入低压配电系统：主要作用是电能分配，将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备，如UPS、空调、照明设备等。
UPS系统：主要作用是电能净化、电能后备，为IT负载提供纯净、可靠的用电保护。
UPS输出列头配电系统：主要作用是UPS输出电能分配，将电能按照要求与标准分配给各种类型的IT设备。
机架配电系统：主要作用是机架内的电能分配。
此外，数据中心的供配电系统负责为空调系统、照明系统及其他系统提供电能的分配与输入，从而保证数据中心正常运营。
电气照明：包括一般要求，照明方案、光源及灯具选择。
防雷及接地系统：包括数据中心防雷与接地的一般要求与具体措施。
1.2 编制依据《电子信息系统机房设计规范》GB 50174—2008《电子信息机房施工及检验规范》GB50462—20081.3 编制原则1．具有适应性、覆盖性、全面性的特征。
数据中心空调系统节能技术白皮书
数据中心空调系统节能技术白皮书目录1. 自然冷却节能应用31.1 概述31。
2 直接自然冷却31。
2。
1简易新风自然冷却系统31。
2。
2新风直接自然冷却51。
2。
3 中国一些城市可用于直接自然冷却的气候数据: 8 1.3 间接自然冷却81.3.1间接自然冷却型机房精密空调解决方案81。
3。
2风冷冷水机组间接自然冷却解决方案121。
3.3水冷冷水机组间接自然冷却解决方案151。
3.4 中国一些城市可用于间接自然冷却的气候数据：16 2。
机房空调节能设计172。
1 动态部件172.1。
1 压缩机172.1。
2 风机182.1.3 节流部件192.1.4 加湿器192.2 结构设计212.2.1 冷冻水下送风机组超大面积盘管设计212.2。
2 DX型下送风机组高效后背板设计222。
3 控制节能222。
3.1 主备智能管理222.3。
2 EC风机转速控制232。
3。
3 压差控制管理232.3.4 冷水机组节能控制管理261。
自然冷却节能应用1.1概述随着数据中心规模的不断扩大，服务器热密度的不断增大，数据中心的能耗在能源消耗中所占的比例不断增加。
制冷系统在数据中心的能耗高达40%，而制冷系统中压缩机能耗的比例高达50%。
因此将自然冷却技术引入到数据中心应用，可大幅降低制冷能耗。
自然冷却技术根据应用冷源的方式有可以分为直接自然冷却和间接自然冷却。
直接自然冷却又称为新风自然冷却，直接利用室外低温冷风,作为冷源，引入室内，为数据中心提供免费的冷量;间接自然冷却，利用水（乙二醇水溶液）为媒介，用水泵作为动力,利用水的循环，将数据中心的热量带出到室外侧。
自然冷却技术科根据数据中心规模、所在地理位置、气候条件、周围环境、建筑结构等选择自然冷却方式。
1。
2直接自然冷却直接自然冷却系统根据风箱的结构，一般可分为简易新风自然冷却新风系统和新风自然冷却系统.1.2.1简易新风自然冷却系统1.2。
1。
1简易新风自然冷却系统原理简易新风直接自然冷却系统主要由普通下送风室内机组和新风自然冷却节能风帽模块组成。
空调技术白皮书
空调设计及合理选用空调设备的主要依据，是空调系统设计优化的基础。
二、如何做到按需供冷？在以往的空调系统设计中，是将空调房间考虑成一个均匀空间，按现场最大需求量来考虑的，采取集中制冷模式，忽视了空间各部分的需要，缺少考虑制冷效率、制冷成本及能源危机的意识。
目前随着科学技术的发展，人们逐渐认识到按需制冷的必要和集中制冷的弊端，这一技术也成为空调系统节能今后的发展方向。
何谓“按需制冷”，按需制冷可以理解为按房间各部分热源的即时需要供冷，将冷媒送到最贴近热源的地方，也就是将制冷方式从房间级制冷转变为机柜级别制冷，最后到芯片级制冷，这也正是机房制冷的发展趋势。
设计时在设备发热高的区域配更多的制冷量，设备发热小的区域分配较少的制冷量，最好能够做到定量分配。
在数据中心还处于小型机房时代，集中制冷也许并不是什么问题，但是到高密度热负荷的大型数据中心的今天，片面地加大空调的制冷能力，希望通过降低整个机房的温度使服务器降温，并不能从根本上解决问题，而且还造成能源的浪费。
APC-MGE提出了以“精密制冷”为核心的、专门针对机柜制冷的机柜级解决方案。
英飞集成系统的In-row制冷单元放在高密度服务器机柜旁边，针对每个热点进行降温，让冷热空气直接在机柜和空调之间以最短的路径循环，从而有效提高制冷效率。
与房间级制冷相比，In-row制冷对冷气的利用率达到70%，并能够处理更高的热负载密度。
In-Row制冷单元的模块化设计，以服务器机柜为中心，可以随着机柜变化。
模块化组合不但能满足不同机房的制冷需求，还能使制冷系统容量随IT负载的变化而变化，节约大部分不必要的电能消耗。
三、数据中心送风方式的选择（上送风or下送风）数据中心内显热庞大，潜热微小的环境导致需要大风量的空调系统。
为了保证数据中心内不同位置的IT设备都能处于适宜的温度和湿度工作条件下，就必须正确设计数据中心的送风和回风的气流组织。
数据中心常采用的送风方式主要有两种：风管上送风方式、架高电地板下送风方式。
连载1期数据中心蓄冷白皮书
连载1期数据中心蓄冷白皮书NO.011.1数据中心持续供冷的必要性数据中心是为电子信息设备提供运行环境的场所，在数据中心中需要安装数据处理、数据传输和网络通讯等多种IT 设备。
为保障IT 设备正常有效的运转，保障业务顺畅的进行和服务及时的提供，还需要安装为IT 设备服务的电力、空调等相关设备及传输管路。
图1-1 数据中心常用能源示意图数据中心的电力供应，从市电经过变压器，给不间断电源（UPS）供电，UPS后备电池给机柜内的IT设备提供不间断的高品质电力供应。
服务器的散热量，通过机房空调和空调水系统，最终通过室外的冷却塔将室内的电力消耗转化的热量排至室外。
为了应付电力和供水中断，在园区设置一定数量的存水和存油设备，保证整个园区的电力和制冷不间断供应。
2018年，国际正常运行时间协会（Uptime Institute ,UI）发布了《国际正常运行时间协会全球数据中心调查》报告，报告中给出了2016年1月至2018年６月这些数据中心宕机的原因。
其中停电是数据中心宕机的最主要原因，占比高达36％。
导致停电的主要原因是：市电故障、柴油发电机故障、操作失误、飓风、雷击、转换开关间歇性故障、不间断电源（UPS）故障、电涌，以及人为破坏等。
表1-1 数据中心宕机原因尽管数据中心按照UI的等级标准来设计，但依旧存在服务器宕机的风险。
数据中心每次宕机的平均成本损失约为7908美元／分钟。
在所有引起服务器宕机的原因中，由于冷却系统失效造成的宕机占33％，并且有逐年增长的趋势。
冷却系统失效的一个主要原因是故障性停电，当供电出现故障时时，可能会导致冷却系统出现暂时停机。
与此同时，服务器及其它 IT 设备由于采用 UPS，在一段时间内仍保持运转，并继续产生热量。
而冷却系统虽然有柴油发电机作为后备电源，但由于柴油发电机启动需要时间，因此在停电后冷却系统会失效一段时间。
在冷却系统失效的时间内，数据中心的温度会急剧上升，在一段时间后会达到服务器运行的极限温度。
数据中心制冷技术白皮书
空调机的工作原理
第 57 号白皮书《IT 设备空调系统的基本原理》提供了关于 IT 环境的热学特性，制冷循环的运行， 精密制冷以及室外散热设备基本功能的相关信息。
资源链接
第 55 号白皮书 用于 IT 环境不同类型的气流 分配方案
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第 130 号白皮书 数据中心行级和机柜级制冷 架构的优势
目录
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简介
2
各种排热方式
2
制冷系统各种选项
14
结论
15
资源
16
用于数据中心的各种制冷技术
简介
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第 11 号白皮书 IT 环境中制冷和空调术语解释
数据中心排热是所有关键 IT 环境处理中最为基本而又最少为人所了解的内容之一。由于最新的 计算设备变得越来越小，而耗电量则与其所替代的设备相同甚至更高，数据中心会有更多的热量 产生。精密制冷和排热设备用于收集热量并将其输送至室外大气中。
各种排热方式
有 13 种基本的排热方法可以用于冷却 IT 设备并将这些废热排至室外大气。几乎所有关键任务机 房和数据中心进行冷却都是用这些方法中的一个或者多个。其中一些排热方法将制冷循环的组件 迁往远离 IT 环境的地方，另一些排热方法则增加一些额外的水与其它流体环路（自封闭管道） 来帮助排热。
我们可以认为排热是一个将热量从 IT 环境“迁移”至室外环境的一个过程。这个“迁移动作” 可以简单看成是利用风管将热量“输送”至位于室外环境的制冷系统。然而，这个“迁移动作” 通常是通过使用一个热交换器将热量从一种流体传递到另一种流体（比如从空气传递到水）来完 成的。图 1 简化说明了这 13 种排热方法，利用室内与室外作为两个主要热量“迁移”点。位于 室内与室外两点间的“热传递流体介质”表示的是用于两点之间携带热量的流体（液体或气体）。
绿色数据中心和虚拟化技术降低功率50%白皮书说明书
WHITE PAPERGreen Data Center and Virtualisation Reducing power by up to 50%CONTENTSExecutive summary 3 Blade for Blade, power is the same 5 PAN lowers power by reducing server/CPU count by 50% 8 PRIMERGY BladeFrame’s Data Centre Virtualisation Architecture 9 CoolFrame Technology reduces Data Centre air cooling load up to 83% 10 Summary 12The evolution of distributed computing has led to an explosion in data center complexity as the number of servers, storage devices, and local and wide area networks has grownexponentially. At the same time, processors continue to get more powerful but applications remain rigidly tied to specific servers, leading to low server utilisation across the data center. This makes today’s environment extremely complex and difficult to manage, yielding high costs for:H ardware and software to meet peak loads, high availability and disaster recoveryOperational expenses for space, power and cooling P ersonnel-intensive administration of redundant power, LAN, SAN and management networksAs a result of these industry trends, businesses are spending an increasingly large portion of their IT budgets on maintenance and power and cooling. According to IDC, in 2006 businesses world-wide spent about $55.4 billion on new servers and approximately $29 billion to power and cool those machines. That is almost half the cost of the equipment itself – for every $1 spent on the server, $0.5 is spent on energy to power and cool it! The amount of money that businesses will spend to power and cool the data center is only going up, so it is critical for IT departments to get control over its computing, storage and network resources.Executive summaryFor every $1 spent on new server spend, $0.50 is spent on energy to power and cool it.(Figure 1: IDC) Worldwide Server Installed Base, New Server Spending, and Power and Cooling Expense12010080604020050403545302520151050S p e n d i n g (U S $ i n b i l l i o n s )Installed base (units in thousands)199619971998199920002001200220032004200520062007200820092010Worldwide Server Installed Base, New Server Spending, and Power Cooling ExpenseNew Server Spending Power and CoolingSource: IDC 2007IDC March 2007 "CIO Strategies to Build the Next-Generation Data Center" by Vernon TurnerData centre complexity and the large number of servers in the data centre are the primary drivers of increased energy consumption for power and cooling. An increasing number of enterprises have hit the limits of their data centre’s power, cooling and space capacity.IT leaders need to consider the following questions:1) H ow can I most efficiently use only the processing powerI need within each server?1) H ow can I eliminate a majority of the components that are drawing power and generating heat (servers, switches, disk drives, etc.) while maintaining high levels of service to my customer?1) H ow can I efficiently remove heat from my data centre?Data centre virtualisation is key to achieving these goals, and alone could reduce energy costs in the data centre by up to 50%. Data centre virtualisation creates dynamic pools of processing, storage and networking resources that can be applied as needed, when needed, to applications. PRIMERGY BladeFrame’s data centre virtualisation architecture is called the PAN (Processing Area Network). The PAN transforms many common hardware components into software, thus dramatically reducing the overall cost and complexity in the data centre. The PAN architecture allows IT to 1) deliver power efficiently by supplying only the power needed at the right time; 2) reduce data centre complexity by up to 80% and the number of servers/ CPUs that need to be cooled by up to 50%; and 3) provide an additional 25% reduction in data centre cooling with advanced system-level cooling technologies, such as the CoolFrame™ solution.The majority of power in blade servers is consumed by the CPU and memory. Therefore, chip manufacturers are focused ondeveloping processors that provide better performance-per-watt, and the ability to dynamically adjust performance, based on CPU utilisation (e.g. optimise the performance-per-watt for each CPU). The remaining 30–40% of the power is consumed by disk drives, networking, I/O, peripherals and power.Hardware vendors are using the same components in their servers, so there are very few differences from a power perspective when comparing a “blade to a blade.” The real impact on power and cooling occurs with data centrevirtualisation, which reduces server/CPU count and powerthe data centre.Blade for Blade, power is the same –BladeFrame allows you to power only what you need50% CPU30-40% Disk, network, I/O, peripherals, power 10% MemorySource: “Full-System Power Analysis and Modelling for Server Environments,” by Dimitris Economou, Suzanne Rivoire, Christos Kozyrakis, and Partha RanganathanComparing PRIMERGY BladeFrame Processing Blade™ (pBlade™) modules to traditional blades, highlights some of the advantages of the PRIMERGY BladeFrame PAN architecture.P ower requirements are the samefor PRIMERGY BladeFrame pBlademodules as competitive blades.On average, power requirements arethe same for each blade configurationbecause each hardware vendor usesthe same components. Figure 3 and 4illustrate that performance/power andpower/blade only slightly vary for avariety of server configurations.R eduction in physical complexitylowers data centre power requirements.PRIMERGY BladeFrame requires~15–20% less power/blade in someconfigurations compared to traditionalbladed architectures (e.g. 4-socketconfigurations). Through the PANarchitecture, many common hardwarecomponents are eliminated (NICs,HBAs, disk drives, CDROMS, externalswitch port consolidation) andcontrolled in software. The PANdramatically reduces the number ofphysical components that exist in thedata centre, and therefore, reducesthe amount of power drawn andheat emitted.S hared-nothing architectures allowyou to only power what you need.PRIMERGY BladeFrame appears torequire ~15–20% more power/bladein some configurations compared totraditional bladed architectures(e.g. higher density 2-socketconfigurations). However, sharedarchitectures power and cool theentire system whether you have twoor 16 blades installed. PRIMERGYBladeFrame has a “shared-nothing”architecture, so you only power whatyou need. Figure 5 illustrates how ashared-nothing architecture is moreefficient regardless of whether thesystem is partially or fully utilised.P RIMERGY BladeFrame pBlademodules are optimised for thehighest efficiency. Each PRIMERGYBladeFrame pBlade has its own powersupply and fan; right-sized to operateat peak efficiency at the maximumrated output power. Power/cooling isnot oversized for larger memory orCPU configurations. Efficiencies inshared architectures are lower whenthe system is not fully loaded or isoperating above the maximumrated power.(Figure 5: Vendor Power CalCulators)0.5P e r f o r m a n c e /W a t t (S p e c /W )AMD-2216,2-socket/4GBIntel 5160,2-socket/16GBAMD-8216,4-socket/32GBIntel-x53552-socket/32GBBladeFrame HP cClass IBM BCH*HP RackBladeFrame HP cClass IBM BCH*HP Rack8006005007004003002001000W a t t s /b l a d eAMD-2216,2-socket/4GBIntel 5160,2-socket/16GBAMD-8216,4-socket/32GBIntel-x53552-socket/32GB2000140012001000180016008006004002000W a t t s /b l a d e0%20%40%60%Traditional Blades: Shared Power/Cooling80%100%System Utilisation with AMD-2216, 2-socket/4GBBladeFrame: Shared Nothing Traditional Blades: Shared Power/Cool Power measurements are based on power sizing tools, which do not reflect application environments (e.g. configuration, application,ambient temperature, and other factors). A more realistic value under typical conditions is assumed to be 80% of the maximum provided, which is assumed for IBM’s power calculator results.Servers/CPUs that you don’t have are the best kind, because they don’t need to be powered or cooled. The PAN architecture reduces the number of servers/CPUs in the data centre by up to 50%. Data centres typically buy enough servers to support an application at its peak demand while ensuring high availability and disaster recovery with additional servers. This environment is often replicated for test, development, QA, production and disaster recovery. That capacity is trapped and cannot be shared between applications or departments as business demands change. The end result is data centres are filled with hundreds to thousands of servers and all the supporting infrastructure includingnetwork switches, storage networks,cables and cooling systems. Each of these components requires power, cooling and real estate, which drive up operational costs for organisations.The best way to reduce the amount of power and cooling required in the data centre is to eliminate servers, which also eliminates the resulting surrounding infrastructure. PRIMERGY BladeFrame’s data centre virtualisation architecture, simplifies the data centre and eliminates the complexity causing most of today's power and cooling challenges.This architecture enables the ability to dynamically provision resources based on business demands, provide costeffective high availability and disaster recovery. This eliminates up to 50% of the servers/CPUs supporting an application and dramatically reduces data centre complexity in the data centre by up to 80%.One BladeFrame customer has anenvironment that requires 70 production servers, of which 50% is highly available. Traditional server architectures would require 105 servers to support production with high availability. PRIMERGYBladeFrame lowers power requirements by 35% by eliminating the need for 33 of these servers.PAN lowers power by reducing server/CPU count by 50%- Servers that you don’t have, don’t need to be powered or cooled60,00050,00040,00030,00020,00010,000HP cClass BladeFrame105 ServersPRIMERGY BladeFrame's Processing Area Network (PAN) architecture combines stateless, diskless processing blades with unique virtualisation software (PAN Manager™ software) to dramatically reduce data centre complexity and deliver an agile, highly-available infrastructure. PAN Manager replaces hardware infrastructure with software and eliminates manual, resource-intensive systems administration tasks through integrated automation. Rather thantie specific operating systems and applications to a server, PAN Manager creates pools of computer storage and network resources that can be dynamically allocated as needed.In conjunction with the BladeFrame system, PAN Manager software delivers a fully virtualised computing infrastructure in an integrated, highly-available system.Through virtualisation, the PAN can repurpose servers when needed, as needed (on the fly). This reduces the need to have servers:S pecified for the intended peak capacity plus some extra overhead for comfort.C onfigured as passive standby servers or overly clustered active machines. This capability eliminates the need for servers that were provisioning only for high availability.D edicated development or UAT servers without sharing computing resources across applications.S itting idle in a DR mode and not used for development or QA environments. One system can serve as backup to production systems at multiple production data centers (N+1 DR).The role of virtual machine technologyFor less mission-critical applications –those that don’t require HA/DR or the fullcapacity of a single processing resource– consolidation using virtual machinetechnologies is often used to reducepower and cooling requirements.For example, one server hosting fourvirtual machines might draw 600 W(operating at 60% utilisation) comparedto four dedicated physical resourcesdrawing 1200 W (400W for each server,operating at 15% utilisation).PRIMERGY BladeFrame’s PANarchitecture provides the ideal platformfor managing a virtual machineenvironment. The PAN provides a singlemanagement domain for configuring,allocating, repurposing and managingboth physical and virtual servers.In addition, the PAN provides a flexiblepool of resources for delivering costeffective high availability, N+1 failover,disaster recovery, dynamic repurposingand other critical services availablethrough PAN Manager software. Whetherconsolidating hundreds of servers ontovirtual blades or deploying the mostmission-critical applications on physicalblades, the PAN provides managementand physical simplicity. Managinghypervisors within the PAN allows forservers to be right-sized, eliminating idleCPU cycles that are being cooled for noreason.in PAN SANNetworkPRIMERGY BladeFrame’s Data Centre Virtualisation ArchitectureCurrent data centers are designed for power densities of550 W/m2 to 1380 W/m2. With the rapid adoption of blades and hypervisors, rack power densities may be exceeding the data centre’s ability to cool effectively with standard HV AC systems. Increases in temperature associated with larger power consumption have been shown to reduce the reliability and efficiency of systems. Every 10 degree temperature increase over 21C can decrease the reliability of electronics by 50% (Source: Uptime Institute).Given these challenges, reducing data centre complexity in order to lower power requirements and increase the efficiency of cooling dense systems is critical. Rack-level cooling solutions can dissipate heat generated from the rack to reduce the overall room temperature and load on HV AC systems. The CoolFrame solution integrates Emerson Network Power's Liebert XD® cooling technology with the BladeFrame 400 S2 system. Adding CoolFrame to a BladeFrame 400 S2 reduces the heat dissipation of the rack to the room from as much as 20,000 watts to a maximum of 1,500 watts. Each additional server that is added to the BladeFrame results in zero watts emitted into the data centre.Business Benefits of CoolFrame23% reduction in data centre cooling energy costs of a BladeFrame 400 S2 environment83% reduction in data centre cooling load (eliminating1.5 kW of fan load per rack)D ecrease real estate requirements from 23,4 m2 to 11,9 m2 (based on quad-core 4-socket servers). Estimates for “provisioned data centre floor space” is approximately 11.000 €/m2 according to industry analysts Operational Benefits of CoolFrameN ot W ATER − refrigerants − safe and reliableN o additional power requirementsN o impact on cable management and serviceabilityN o additional footprint required − no initial planning required today for cooling requirements, changes can be made in future with no impact on real estate ordata centre operationsC ool only the servers that need additional heat dissipation − avoid overcooling the whole data centre with inefficient air cooling mechanismsCoolFrame Technology reduces Data Centre air cooling load up to 83%The Liebert XD is a waterless cooling solution that delivers focused cooling through an infrastructure that includesa pumping unit or chiller and overhead piping system with quick-connect fixtures. Flexible piping connects Liebert XD cooling modules to the infrastructure, making it easy to add modules or reconfigure the system. With the CoolFrame solution, Liebert XD cooling modules become integral to the rear of the BladeFrame 400 S2 system. A single pumping unit or chiller provides 160 kW liquid cooling capacity for up to eight BladeFrame 400 S2 systems. same footprintas BladeFrame9,250 wattsreduced to0 watts1,500 watts9,250 wattsreduced to0 wattsliebert XdCoolFramemodulesexisting building chillersliebert XdP/XdC160kw liquid coolingpump unitCan support8 BladeFramesComparing power requirements for blade configurations whereprocessor utilisation is high, demonstrates near equivalence in power consumption for similar processors.PRIMERGY BladeFrame offers a dramatic advantage of lower overall power consumption based on:P AN architecture that reduces the number of required servers/CPUs by up to 50%S hared-nothing environment that allows you to power only what you need, lowering power consumption over the typical usage period with high and low server utilisation P owerful virtualisation software that eliminates NICs, HBAs, local disks and external switch ports that contribute to power consumption.SummaryFluid Based Cooling SolutionsPAN architecture provide significant architectural and density advantages Published byFujitsu technology solutions Domagkstr. 28, 80807 Munich, GermanyCopyright: © 2009 Fujitsu Technology SolutionsContact: /contactAll rights reserved, including rights created by patent grant or registration of a utility model. All designations used in this document may be trademarks, the use of which by third parties for their own purposes could violate the rights of their owners. We reserve the right。
【数据中心能源白皮书】数据中心常见的供配电接地系统
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3、总结
数据中心能源白皮书
数据中心常见的供配电接地系统
L1 L2 L3 PEN
设备
设备
电源端接地 图五： TN-C-S系统接地图示
TN-C-S系统由于供电线路上使用了PEN线，当N线上有电流通过时，在PEN线 上一定有产生一定的对地电位差，将会使整个电气装置对地之间产生这个对地 电位差，但对于电气装置内部，由于PE线和N线是分离的，PE线上并无电流通 过，因此整个电气装置对地电位是相等的，电气装置内部并无电位差，因此不 会出现类似TN-C系统的电击风险； 当出现N线断开的情况，如果是PE线断开，和TN-C系统一样会导致整个回路断 开，也会出现外壳带电的问题，因此TN-C-S系统和其他TN系统一样也要对设 备外壳PE端进行重复接地，但不要对PEN线进行重复接地，如果是N线断开， PE线不会带电，外壳也就不会带电，和TN-S情况类似，不会出现触电风险 当出现相线碰壳的情况是，相当于L线直接对PE线短路，短路电流很大，前端的 空开会断开保护，因此和TN-S系统一样，无需增加漏电保护开关。 总体来看TN-C-S系统综合了TN-S的安全性和TN-C的成本优势，又避免了TNC系统的系列安全问题。
数据中心能源白皮书
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第2页，共6页
数据中心常见的供配电接地系统
L1 L2 L3
设备
设备
电源端不接地或通过高阻抗接地
设备外露可导电部分接地
图一： IT系统接地图示
统对用电设备的耐压要求较高。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运 用 IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流 仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。 但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。 在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保 护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种 供电方式在工地上很少见。
数据中心机房空调系统技术白皮书发布
数据中心机房空调系统技术白皮书发布为推广数据中心空调系统技术、贯彻执行国家标准，由中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会（CECS）数据中心工作组牵头组织业内专家编写的《数据中心机房空调系统技术白皮书》日前正式发布。
该白皮书总结了数据中心空调系统的理论和实践经验，阐述了数据中心的环境要求、数据中心的机柜和空调设备布局、数据中心空调方案设计、数据中心高热密度解决方案、数据中心制冷系统发展趋势及机房环境评估和优化等。
数据中心工作组组长、《数据中心机房空调系统技术白皮书》课题技术负责人钟景华表示，此白皮书可用于指导数据中心空调系统的规划和设计。
白皮书正式发布制冷系统是数据中心的耗电大户，约占整个数据中心能耗的30%~45%。
随着绿色数据中心概念的不断深入，制冷系统的节能也逐渐获得业内人士的关注。
编制技术白皮书，有助于推广成熟的空调技术，对相关的热点问题开展探讨和解释。
《数据中心机房空调系统技术白皮书》课题技术负责人钟景华在发布会上表示，经过多次集中讨论和交流，编写组针对白皮书的整体架构和内容做了反复沟通和探讨，根据国内外相关技术标准规范的要求，开展了多次专题研究和调查分析，广泛征求各方面的意见，总结归纳国内外数据中心空调系统在工程应用中的实践经验，经反复修改和专家审查，最终定稿发布。
白皮书的编制原则主要包括三个方面。
一是考虑内容的适应性、覆盖性和全面性。
白皮书要适应当前数据中心的技术发展状况以及未来新技术、新产品的发展情况。
有关数据和资料要与新设备、新材料、新技术、新工艺的发展水平相适应；要覆盖国内各种数据中心的空调系统工程设计、施工和检验环节；纳入成熟的、经过验证的应用方案、方法和设备等；内容体系要完整。
二是以数据中心空调系统方案设计为中心。
侧重设计方案和原则、重要技术方案确实定、参数计算和确定、设备选型与布置等方面的内容，同时防止内容冗杂，通过分类提供相关标准、规范、参考资料的索引，提供深入学习和研究的途径。
数据中心供配电应用白皮书
数据中心供配电系统应用白皮书核心提示：任何现代化的IT设备都离不开电源系统，数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统。
供配电系统于整个数据中心系统来说有如人体的心脏-血液系统。
一引言任何现代化的IT设备都离不开电源系统，数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统。
供配电系统于整个数据中心系统来说有如人体的心脏-血液系统。
1.1编制范围考虑到数据中心供配电系统内容的复杂性和多样性以及叙述的方便，本白皮书所阐述的"数据中心供配电系统"是从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统，将主要包括：高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统（ATSE，Automatic Transfer Switching Equipment）、输入低压配电系统、不间断电源系统（UPS，Uninterruptible Power System）系统、UPS列头配电系统和机架配电系统、电气照明、防雷及接地系统。
如下图：高压变配电系统：主要是将市电（6kV/10kV/35kV，3相）市电通过该变压器转换成（380V/400V，3相），供后级低压设备用电。
柴油发电机系统：主要是作为后备电源，一旦市电失电，迅速启动为后级低压设备提供备用电源。
自动转换开关系统：主要是自动完成市电与市电或者市电与柴油发电机之间的备用切换。
输入低压配电系统：主要作用是电能分配，将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备，如UPS、空调、照明设备等。
UPS系统：主要作用是电能净化、电能后备，为IT负载提供纯净、可靠的用电保护。
UPS输出列头配电系统：主要作用是UPS输出电能分配，将电能按照要求与标准分配给各种类型的IT设备。
机架配电系统：主要作用是机架内的电能分配。
此外，数据中心的供配电系统负责为空调系统、照明系统及其他系统提供电能的分配与输入，从而保证数据中心正常运营。
数据中心空调系统节能技术分析
数据中心空调系统节能技术分析摘要：降低暖通空调运行能耗对降低数据中心能源需求的作用明显。
针对数据中心空调系统能耗比例过高的现状,分析空调系统的特点和高能耗的原因,并对建筑布局与围护结构优化、自然冷却技术、冷热通道封闭、高效冷源和提高冷冻水温度等5种常用的暖通空调节能技术进行分析,从而为数据中心空调系统的综合节能建设与改造提供参考和依据。
关键词：数据中心;暖通空调;高能耗;建筑布局;围护结构优化;自然冷却技术;前言：近年来,随着各个行业信息化发展的不断深入和信息量的爆炸式增长,数据中心建设呈现快速增长趋势,运营商、互联网企业、金融、政府、制造业等各个行业都在规划、建设和改造各自的数据中心。
数据中心建设在负荷密度和可靠性方面面临着极高的要求,研究表明,一般商业建筑能耗为50~110W/㎡,而数据中心的能耗为120~940W/㎡。
并且,数据机房的建设涉及金融、通讯、政府等行业均对数据机房运行时的可靠性、安全性要很高的要求,其中包括环境的温湿度、洁净度的稳定性。
所以,制冷系统设计与选择在数据中心建设中十分重要。
通常,空调系统自身能耗占数据中心总能耗约1/3,是降低能源消耗的关键,具有很大的节能潜力。
因此,研究和优选合理的空调系统节能技术可有效降低数据中心的整体能耗。
1.数据中心空调系统特点分析1.1供冷时间长,送风参数相对稳定。
数据机房负荷主要来自IT设备发热量,IT设备需要全年运行,即使在冬季室外温度较低时,机房模块内仍有制冷需求,要求空调设备长时间供冷。
数据中心围护结构散热量、人员等负荷相对较小,设备全年冷负荷变化不大,因此数据中心空调送风参数比较稳定。
1.2显热大,潜热小。
大部分数据机房为无人值守,室内无散湿源,且新风比例低。
空调设备主要作用为控制室内显热,除湿负荷小,热湿比趋于+∞。
为满足机房室内温湿度要求,空调系统具有送风温差小、送风量大的特点。
2.数据中心空调系统节能技术2.1自然冷却技术数据中心通常都需要常年不间断供冷,常规的制冷系统,室外温度即使是低于或远低于其循环冷冻水温的情况下冷水机组也需要照常运行。
数据中心产业可持续发展白皮书
数据中心产业可持续发展白皮书随着数字化时代的到来，数据中心已经成为了现代社会不可或缺的基础设施之一。
数据中心是一个集中存储、处理和分发数据的物理设施，为人们提供了各种各样的服务，包括云计算、物联网、人工智能等等。
然而，由于数据中心的能耗和碳排放量巨大，这些设施也成为了环境保护的重要挑战之一。
因此，数据中心产业的可持续发展已经成为了全球关注的焦点之一。
为了探讨数据中心产业的可持续发展问题，我们撰写了这份白皮书。
本文将从以下几个方面进行阐述：数据中心能耗问题、数据中心碳排放问题、数据中心节能措施、数据中心可再生能源的应用、数据中心绿色认证和标准化等等。
一、数据中心能耗问题数据中心的能耗问题一直是人们关注的焦点。
数据中心的能耗主要来自于服务器、网络设备、存储设备、制冷设备等等。
据统计，全球数据中心的总能耗已经超过了4000亿千瓦时，相当于全球总用电量的3%左右。
而且这个数字还在不断增长。
数据中心的能耗问题不仅仅是一个经济问题，更是一个环境问题。
因为大量的能源消耗会导致二氧化碳等温室气体的排放，从而加剧全球气候变化。
二、数据中心碳排放问题数据中心的碳排放问题与其能耗问题密切相关。
数据中心的能源主要来自于化石燃料，如煤炭、石油和天然气等等。
这些能源的燃烧会产生大量的二氧化碳和其他温室气体，从而导致全球气候变化。
据估计，全球数据中心的碳排放量已经超过了2%左右。
而且这个数字还在不断增加。
数据中心的碳排放问题已经成为了全球环境保护的重要挑战之一。
三、数据中心节能措施为了解决数据中心的能耗和碳排放问题，各个国家和地区都在积极探索节能措施。
数据中心节能措施主要包括以下几个方面：1. 优化服务器的使用率。
通过虚拟化技术和容器化技术，可以有效地提高服务器的使用率，从而减少能源消耗。
2. 采用高效的制冷系统。
传统的制冷系统通常采用空调和制冷机组等设备，这些设备的能耗和碳排放量都很高。
而采用热回收和自然冷却等技术，可以有效地降低制冷系统的能耗和碳排放量。
数据中心白皮书(2018年)
数据中心白皮书（2018年）中国信息通信研究院开放数据中心委员会2018年10月版权声明本白皮书版权属于中国信息通信研究院和开放数据中心委员会，并受法律保护。
转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院和开放数据中心委员会”。
违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。
在信息技术快速发展的背景下，数据中心作为各行各业的关键基础设施，为我国经济转型升级提供了重要支撑。
我国数据中心产业总体起步较晚，2013年以来，随着移动互联网、云计算、大数据等技术的发展，产业规模高速增长，产业布局逐步优化，能效水平总体提升，产业链不断完善并取得一系列技术创新成果，但是产业发展仍面临着东西部地区供给需求不平衡、市场服务仍需完善、运维水平有待提高等问题。
随着5G、物联网、人工智能、VR/AR等新一代信息技术的快速演进，将对数据中心提出更高的需求，我国数据中心产业将面临新的机遇和挑战。
中国信息通信研究院联合开放数据中心委员会首次发布《数据中心白皮书》，通过梳理国际、国内数据中心产业发展状况，分析国内外数据中心产业发展热点，总结数据中心基础设施、IT设备、建设模式等方面的技术发展特点和趋势，结合我国数据中心产业面临的政策环境，提出了产业发展展望和政策建议，为政府及产业界提供参考。
一、全球数据中心产业发展状况及分析 (1)(一) 全球数据中心产业规模及发展趋势 (1)(二) 全球数据中心产业热点分析 (2)二、我国数据中心产业发展状况及分析 (6)(一) 我国数据中心产业规模及发展趋势 (6)(二) 我国数据中心产业热点分析 (8)三、数据中心技术发展特点 (12)(一) 高密度、绿色化引发数据中心基础设施变革 (12)(二) 模块化数据中心成为数据中心建设新模式 (13)(三) 定制化成为数据中心设施设备的发展方向 (14)(四) 速度和性能成为数据中心计算存储设备追求的热点 (16)(五) 大规模、高流量加速数据中心网络设备与技术演进 (17)四、我国数据中心产业政策环境分析 (19)(一) 政策引导数据中心布局不断优化 (19)(二) 示范评优引领数据中心产业进步 (20)(三) IDC业务管理政策逐步完善 (21)(四) 绿色节能仍是地方数据中心政策的主要抓手 (22)五、我国数据中心发展展望与政策建议 (23)(一) 发展展望 (23)(二) 政策建议 (28)中国信息通信研究院&开放数据中心委员会数据中心白皮书（2018年）一、全球数据中心产业发展状况及分析(一)全球数据中心产业规模及发展趋势全球数据中心数量减体量增。
数据中心机房空调系统技术白皮书
数据中心机房空调系统技术 白皮书
Data Center Air Conditioning System Technology White Paper
（试读）
China Data Center Committee Information Communications Expert Commission China Association for Engineering Construction Standardization
本白皮书作为数据中心建设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ参考文献，技术内容的解释由中国工程建设标准化协会信 息通信专业委员会数据中心工作组负责。在应用过程中如有需要修改和补充的建议，请将有 关资料 Email：dcteam@。
数据中心空调系统应用白皮书
数据中心能耗现状
01
数据中心的能耗问题越来越受到关注，因为它们通常消耗大量 的电力。
02
电力消耗主要来自于IT设备、冷却系统和照明等。
不合理的能耗不仅会增加运营成本，还会对环境造成负面影响
03 。
02
数据中心空调系统技术
传统空调系统技术
01
02
03
直接膨胀式制冷
通过制冷剂的相变过程来 降低数据中心内的温度和 湿度。
感谢您的观看
THANKS
绿色空调系统技术
高效节能技术
采用高效的制冷技术和设 备，降低数据中心的能源 消耗。
自然冷却技术
利用自然条件如室外冷空 气、地下水等来降低数据 中心的温度和湿度。
空气源热泵技术
利用空气源热泵来提供冷 量和热量，实现数据中心 的节能减排。
03
数据中心空调系统应用
大型数据中心应用
大型数据中心规模大，通常部 署在气候寒冷或温带地区，以 充分利用自然冷源或降低制冷
数据中心空调系统应用白皮 书
2023-11-04
目 录
• 数据中心概述 • 数据中心空调系统技术 • 数据中心空调系统应用 • 数据中心空调系统挑战与解决方案 • 数据中心空调系统未来趋势 • 数据中心空调系统案例分析
01
数据中心概述
数据中心定义
数据中心是一个集中式存储和计算数据的设施，主要包括服务器、存储设备和网 络设备等。
中小型数据中心对空调系统的灵活性和可维护性要求较高，需要方便地实现设备 安装和维护。
中小型数据中心通常采用风冷、水冷等常规制冷方案，以满足其制冷需求。
边缘计算数据中心应用
边缘计算数据中心规模较小，通 常部署在靠近用户侧的边缘设备 或网络节点上，以提供更快的响
数据中心制冷技术白皮书
水冷式冷水机
冷却塔
资源链接
第 163 号白皮书
集装箱式数据中心电源和 制冷模块
• 乙二醇冷却式冷水机组， 从外观看上去与水冷式冷水机组是一样的。乙二醇冷却式冷水机
缺点
• 由于需要在制冷系统中增加额外的泵以及热交换器，因此初投资较高。
通常用于
• 这些系统通常用作用于紧靠 IT 设备的冷却系统，比如行级和机柜级的高密度制冷。 • 对于芯片级制冷，冷却液将通过管道直接进入服务器。
风冷式系统 （分体型）
风冷式机房 空调机组
制冷剂
冷凝器
图 1 的第三行描述的是一个风冷式机房空调机组与冷凝器的组合。这个组合通常被称为风冷机房 空调直膨式系统。“直膨式”表示的是制冷剂直接膨胀蒸发，尽管这个术语通常指的是风冷系统， 但事实上，任何使用制冷剂和蒸发盘管的系统都可以称作直膨式系统。
风冷式机房空调机组被广泛用于所有大小的 IT 环境中，它们已经成为中小型机房的“主要成 员”。对于风冷式分体型系统，制冷循环有一半的组件位于机房空调器中，其余的位于室外风冷 冷凝器中，如图 6 所示。制冷剂在室内与室外组件间的冷媒管中进行循环。来自 IT 环境中的热 量通过循环的制冷剂被“泵送”到室外大气中去。在这类系统中，压缩机位于机房空机组中。然 而，压缩机也可能位于冷凝器中。当压缩机位于冷凝器中时，对冷凝器正确的说法应该是冷凝机 组，整个系统称为分体式系统。图 7 给出了一个风冷式分体型直膨系统的举例。
组将热量从冷冻水回水传递到乙二醇环路并输送至室外大气中。乙二醇通过管道流向一个 安装在室外的装置，这个装置被称为干冷器，也被称为液体冷却器（见边栏）。风扇迫使 室外空气通过干冷器中充满热的乙二醇的盘管，从而将热量排放到室外大气中去。乙二醇 冷却式冷水机组通常也放在室内。
数据中心白皮书(2023年)
内容解读
技术创新
产业现状
发展趋势
《数据中心白皮书（2022年）》是中国信通院云大所数据中心研究团队编写。除此之外，该研究团队还在政 策支撑、技术研究、标准制定、评估测试、咨询服务、培训交流以及平台运作方面开展了很多工作。
一、现状。从规模上来看，全球总量增速有所放缓，我国保持较快增长，大型以上数据中心规模增长迅速。 2021年全球新增服务器总量保持稳定，数据中心总规模增速较之前有所减缓；北美、亚太、西欧三个地区2021年 新增服务器规模占比超过90%，亚太地区成为全球的重要增长极。截止到2021年底，我国在数据中心机架总规模 将达到520万架，近五年年均复合增速超过30%。
一、布局逐步优化，协同一体趋势增强。受市场内生算力需求驱动，及国家相关政策引导，我国数据中心布 局持续优化，协同一体趋势将进一步增强。
市场层面，中西部地区自然环境优越，土地、电力等资源充足。不再仅是进行冷存储的灾备数据中心聚集区， 也将承载更多的应用。东部地区，土地、电力人员等生产要素价格不断升高，数据中心建设和运维成本较高，东 西部协同发展逐渐成为趋势。
政策层面，内蒙、贵州等地推出了电力、土地、税收等优惠政策。有效帮助数据中心降低建设运营成本，数 据中心建设规模不断增长。“东数西算”工程将进入到全面建设期，我国数据中心布局或将得到进一步优化。我 国数据中心产业正在由通用数据中心占主导，演变为多类型数据中心共同发展的新局面。
二、创新驱动持续，技术水平不断提升。作为算力服务中枢，数据中心既是数字经济底座，也是数字技术创 新的高地。早期数据中心建设，从基础设施的维度来看，数据中心是由风火水电构成的建筑设施。早期数据中心 建设主要参考建筑、电力、制冷、通信等行业的基建经验。未专门针对数据中心环境进行创新优化。
数据中心能源十大趋势白皮书 -华为2023
前言0201前言字化和低碳化，是世界发展的大趋势和大潮流。
数字化技术正在重塑社会，AR/VR 超级体验、汽车无人驾驶、智能制造、智慧医疗等新兴生活和生产方式让世界越来越便捷的同时，也推动着数字经济成为社会发展的主引擎。
全球主要的47个国家数字经济统计数据显示，2021年数字经济占GDP 总量的比值高达45%①。
未来5年的算力需求复合增长率达到50%②，数据中心作为数字经济和智能世界的底座，也将迎来黄金发展期。
同时，“碳中和”成为全人类共识，已有130多个国家宣示了碳中和承诺。
近年来，随着数据中心规模快速增长，其耗电量约占全球总用电量的2%，且还在急剧增加。
《Uptime 全球数据中心报告2022》指出，2014年以来，全球大型数据中心PUE 连续8年维持在1.6左右，数据中心能效水平仍存在较大优化空间。
为推动数据中心绿色发展，多个国家、国际组织发布相关政策，如中国要求到2025年新建大型、超大型数据中心PUE 降到1.3以下③，而“东数西算”工程对八大节点数据中心PUE 的要求则更为严格：西部小于1.2，东部小于1.25；欧洲数据中心运营商和行业协会宣布在2030年实现数据中心碳中和④；美国加大了老旧低效数据中心的腾退力度，并要求新建数据中心PUE 低于1.4，老旧改造数据中心PUE 低于1.5⑤。
数据中心可用性和可靠性一直是行业的关键指标，能源利用效率（PUE ）今年来也逐渐得到重视。
随着数据中心的爆发式增长，以及碳中和目标的全面要求，数据中心产业正迎来前所未有的变化，在高可靠性和高效能源利用基础上，未来数据中心还需要高可再生能源使用率、高水平智能化管理，具备快速部署、弹性扩容，以及全面可持续发展能力。
华为数字能源与产业领袖、技术专家和行业客户基于深入研讨，并结合自身的深刻洞察和长期实践，发布《数据中心能源十大趋势白皮书》，希望为促进数据中心行业健康发展提供参考，贡献智慧。
注释：①《全球数字经济白皮书》，中国信通院②《中国算力发展指数白皮书》，中国信通院③《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025年）》，由工业和信息化部等七部门于2022年8月联合印发④《欧洲的气候中和数据中心公约》，Europe's Climate Neutral Data Centre Pact⑤《数据中心优化计划(DCOI)更新》，Update to Data Center Optimization Initiative (DCOI)数华为数据中心能源十大趋势白皮书华为数据中心能源十大趋势白皮书目录0304前言010507091113趋势一：低碳化源头绿色化，绿色清洁能源、园区/屋顶叠光将得到更普遍应用用能高效化，PUE 进入1.0x 时代能源回收比例逐步提升，余热再利用等新型节能技术加速应用技术与应用趋势二：可持续发展高能源利用效率是可持续发展的必要条件水资源利用效率正变得越来越重要降低数据中心对周边环境影响技术与应用趋势三：快速部署技术与应用趋势四：高密化数据中心供电系统向融合高密发展高密化驱动液冷技术发展技术与应用趋势五：弹性扩容一代数据中心基础设施需匹配2~3代IT 设备匹配不同密度灵活部署技术与应用171921232526趋势八：分布式制冷技术与应用趋势九：智能营维数据中心基础设施进一步数字化，实现全链路可视可管可控人工智能（AI ）正在迅速成为数据中心运营和管理的关键工具技术与应用趋势十：安全可信技术与应用结语缩略语15趋势六：预制化部件模块化，极简扩容和维护产品预制化，设备快速安装交付数据中心预制化，业务快速上线技术与应用技术与应用趋势七：储备一体源头绿色化，绿色清洁能源将得到更普遍应用数据中心作为“高载能”产业，为实现“碳中和”，未来太阳能、风能等清洁能源将取代化石能源更普遍地应用于数据中心。
数据中心房间制冷方式白皮书
简介2房间级、行级和机柜级制冷2三种制冷方式的比较6结论11资源12点击内容即可跳转至具体章节目录数据中心房间级、行级和机柜级制冷方式的选择数据中心IT 负载所消耗的电能几乎都会变成废热，必须将这些废热排出去以防止数据中心温度过热。
实际上，所有IT 设备都是风冷型设备，也就是说，每台IT 设备都会吸入周围环境的冷空气，再排出热空气。
由于一个数据中心可能包括数千IT 设备，因此数据中心内会有数千条热气流排风路径，它们共同构成了数据中心的总废热，这些废热必须排出去。
空调系统对数据中心的作用就是高效收集这些复杂的废热气流，并将它们排到室外去。
过去，数据中心制冷一直采用周边制冷装置，在高架地板下方分配冷气流，不采取任何形式的气流遏制。
这称为“精确送风、自然回风”的气流分配方法，具体请参见第55号白皮书《用于IT 环境的各种气流分配方案》。
此种方法是并行运行一个或多个空调系统，将冷空气送入数据中心，并吸回机房环境中较热的空气。
这种方式的基本原理是，空调不仅提供原始制冷容量，而且还作为一个大型的混合器，不断搅动混合机房中的空气，使之达到一致的平均温度，以防止热点的出现。
这种方法只有在混合空气所需功耗仅占数据中心总功耗很小一部分时才有效。
模拟结果和经验表明，仅当数据中心平均功率密度为每机柜1~2kW 左右，即323~753 W/m²（30~70 W/ft²）时，该系统才能发挥应有的效果。
虽然可采取各种措施来提高此传统制冷方法的功率密度，但在实际实施时仍有限制。
如需了解更多有关使用传统制冷的限制的信息，请参见第46号白皮书《超高密度机柜和刀片服务器散热策略》。
随着现代IT 设备的功率密度将峰值功率密度提升至每机柜20kW 甚至更高，模拟结果和经验都指出，基于混合空气的传统制冷（无气流遏制）不再能起到有效的作用。
为解决这一问题，在设计数据中心时会采用侧重房间级、行级和机柜级制冷的设计方式。
在这些方式中，空调系统将分别与房间、机柜行或单个机柜集成，以减少空气混合。
2023低碳数据中心发展白皮书
2023低碳数据中心发展白皮书当前，5G、云计算、人工智能等新一代信息技术快速发展，信息技术与传统产业加速融合，数字经济蓬勃发展。
数据中心作为各个行业信息系统运行的物理载体,已成为经济社会运行不可或缺的关键基础设施，在数字经济发展中扮演至关重要的角色。
近年来，中国数据中心产业快速发展，保持平均每年30%左右的增速,预计未来仍将保持快速增长势头。
与此同时，数据中心产业能源消耗、绿色和低碳发展进程正在不断引发社会关注。
一、全球低碳数据中心产业发展现状(一)全球低碳数据中心政策1.全球主要国家碳中和政策全球主要国家都承诺最晚于本世纪中叶完成国家层面碳中和计划。
政府间气候变化委员会在2018年10月8日发布特别报告提出将全球变暖限制在1.5o C,需要在土地、能源、工业等方面加速转型，到2050年左右达到“净零”排放。
2.全球数据中心绿色低碳政策当前，多国发布的数据中心相关政策仍以绿色发展为主题。
新加坡发布的绿色数据中心技术路线图，基于本国情况，指出需在不影响系统性能和安全要求的情况下尽可能降低数据中心能源消耗，并提出提高冷却设备效率、IT设备温湿度耐受能力、数据中心的资源调度和负荷分配集成优化能力等建议。
欧盟率先提出ICT行业的降碳目标，计划在2030年提前达到气候中性。
塑造欧洲的数字未来中表示ICT基础设施和数据中心应确保在2030年之前达到气候中性(CIimate.neutra1),在2050年成为世界第一个实现气候中性的大陆。
（二）全球低碳数据中心发展现状3.全球低碳数据中心绿色发展情况数据中心虽总能耗高，但是单位实例能耗强度下降，总体能效不断优化提升。
此外，冷却系统、供配电、服务器单位功耗和资源池虚拟化技术的发展和优化，推动PUE值持续降低，数据中心总体能效水平有所提高。
4.全球数据中心碳减排目标与路线图设立情况国际互联网科技巨头大都承诺在2030年以前实现碳中和。
国际互联网科技企业优化运营管理持续推进数据中心降碳。
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数据中心空调系统节能技术白皮书 数据中心空调系统节能技术白皮书目录1.自然冷却节能应用 (3)1.1概述 (3)1.2直接自然冷却 (3)1.2.1简易新风自然冷却系统 (3)1.2.2新风直接自然冷却 (5)1.2.3 中国一些城市可用于直接自然冷却的气候数据: (8)1.3间接自然冷却 (8)1.3.1间接自然冷却型机房精密空调解决方案 (8)1.3.2风冷冷水机组间接自然冷却解决方案 (12)1.3.3水冷冷水机组间接自然冷却解决方案 (15)1.3.4 中国一些城市可用于间接自然冷却的气候数据: (16)2.机房空调节能设计 (17)2.1动态部件 (17)2.1.1压缩机 (17)2.1.2风机 (18)2.1.3节流部件 (19)2.1.4加湿器 (19)2.2结构设计 (21)2.2.1冷冻水下送风机组超大面积盘管设计 (21)2.2.2DX型下送风机组高效后背板设计 (22)2.3控制节能 (22)2.3.1主备智能管理 (22)2.3.2EC风机转速控制 (23)2.3.3压差控制管理 (23)2.3.4冷水机组节能控制管理 (26)1.自然冷却节能应用自然冷却节能应用概述1.1概述随着数据中心规模的不断扩大，服务器热密度的不断增大，数据中心的能耗在能源消耗中所占的比例不断增加。
制冷系统在数据中心的能耗高达40%，而制冷系统中压缩机能耗的比例高达50%。
因此将自然冷却技术引入到数据中心应用，可大幅降低制冷能耗。
自然冷却技术根据应用冷源的方式有可以分为直接自然冷却和间接自然冷却。
直接自然冷却又称为新风自然冷却，直接利用室外低温冷风，作为冷源，引入室内，为数据中心提供免费的冷量；间接自然冷却，利用水（乙二醇水溶液）为媒介，用水泵作为动力，利用水的循环，将数据中心的热量带出到室外侧。
自然冷却技术科根据数据中心规模、所在地理位置、气候条件、周围环境、建筑结构等选择自然冷却方式。
直接自然冷却1.2直接自然冷却直接自然冷却系统根据风箱的结构，一般可分为简易新风自然冷却新风系统和新风自然冷却系统。
简易新风自然冷却系统1.2.1简易新风自然冷却系统1.2.1.1简易新风自然冷却系统原理简易新风自然冷却系统原理简易新风直接自然冷却系统主要由普通下送风室内机组和新风自然冷却节能风帽模块组成。
节能风帽配置有外部空气过滤器，过滤器上应装配有压差开关，并可以传递信号至控制器，当过滤器发生阻塞时，开关会提示过滤器报警。
该节能风帽应具备新风阀及回风阀，可比例调节风阀开度，调节新风比例。
该系统根据检测到的室外温度、室内温度以及系统设定等控制自然冷却的启动与停止。
1.2.1.2简易简易新风新风新风自然冷却系统控制自然冷却系统控制自然冷却系统控制进入自然冷却运行模式的条件：主要根据室外温度及室内设定温度作为进入自然冷却模式的依据。
ASHRAE TC 9.9- 2008建议数据机房温度范围18-27℃，可将机房温度设定为27℃，甚至更高些。
设定的室内温度越高越利于空调机组能效的提高，利用室外新风自然冷却的时间也越长。
简易新风自然冷却系统运行主要有以下模式：1．压缩机模式压缩机模式室外温度不满足自然冷却条件时，系统运行模式为压缩机运行模式。
通过压缩机循环制冷来冷却机房。
压缩机模式下，新风阀关闭，排风阀关闭，回风阀打开，仅室内侧气流进行循环。
2．混合混合运行运行运行模式模式模式在自然冷却可启动的温度范围内，如果自然冷却提供的冷量不能满足室内需求，机组将通过压缩机循环间歇性工作保证室内温度，此时系统运行模式为混合模式。
混合模式下，新风阀打开，排风阀打开，回风阀关闭，压缩机间歇性工作，室内气流为全新风。
3. 自然冷却模式自然冷却模式室外新风风阀打开，排风阀打开，压缩机停止运行。
室内所需的冷量，完全由新风提供。
新风风阀及回风风阀的开度在0-100%范围内自动调整。
为防止结霜，室外温度低于结霜温度时应停止室外新风直接自然冷却运行模式。
因此，该系统应该设置一个停止自然冷却运行的一个下限温度。
1.2.1.3简易新风自然冷却系统优势简易新风自然冷却系统优势简易新风自然冷却系统，结构简单，控制及操作方便，具有以下优势: 1 更加高效节能：利用新风制冷，减少压缩机运行时间，可大幅减少制冷系统能耗；2改造成本低：新风系统简单，只需增加一个风帽组件，并引入新风即可，改造费用低；3 运行成本降低：压缩机能耗在制冷系统中的能耗约占50%，压缩机运行时间减少，能耗降低，运行成本降低；4 适用机型广泛：可使用于风冷、水冷、CW 及双冷源等下送风型所有机组；5 要求精密空调机组必须为EC 风机，进一步降低机房空调能耗；6 可以一组机组共享一个外部传感器，减少设备配置投资。
1.2.11.2.1..4简易简易新风新风新风自然冷却系统应用区域自然冷却系统应用区域自然冷却系统应用区域简易新风自然冷却适用于中国绝大部分区域。
引入新风环境应避免太阳直射，应考虑灰尘、烟雾、湿度范围、安全、楼层高度等因素。
以应用规模来讲，简易型新风自然冷却系统适用于中小型数据机房。
1.2.2新风直接自然冷却新风直接自然冷却1.2.2.1新风直接自然冷却系统原理新风直接自然冷却系统原理新风直接自然冷却系统主要由室内机组，含新风阀、回风阀及防霜风阀的节能混风箱模块及排风口组成。
当室外新风温度达到启动自然冷却启动设定温度，系统将进入自然冷却运行模式或混合运行模式。
系统根据室外温度及室内回风温度，调节新风阀、回风阀及防霜风阀进行比例调节。
直接自然冷却系统可以根据室外温度和机房热负荷的变化自动动态调节，设定的室内回风温度越高，利用室外新风自然冷却的时间越长，由机组的控制器来自动选择控制不同模式的运行（以室内回风温度设定为24℃为例）。
1.2.2.2新风新风直接直接直接自然冷却系统控制自然冷却系统控制自然冷却系统控制1.压缩机制冷模式压缩机制冷模式当室外温度高于24℃时，机组运行方式为：压缩机运行+室内侧风循环 室内回风阀完全打开，排风阀关闭，新风阀关闭，此时通过压缩机运行，室内风循环来为机房提供冷量。
2.混合运转模式混合运转模式当室外温度在18℃～24℃范围内时，机组运行方式为：压缩机运行+全新风 室内回风阀完全关闭，排风阀打开，新风阀打开，室外此时压缩机间歇运行，降低新风温度，为机房提供冷量。
3.新风新风自然冷却模式自然冷却模式自然冷却模式室外温度不高于18℃则系统可以启动自然冷却。
此时压缩机不工作。
室外新风风阀及排风风阀开启，依据室外温度最大可至全开。
回风风阀依据需要的混合的风量调整至相应开度。
此时节能效果最显著。
在该模式下，当室外温度达到结霜温度时，防霜风阀开启，进入室内新风先与部分室内回风进行一次混合，将室外冷空气预热，然后再与室内回风进行二次混合，精确控制送风温度。
1.2.2.3新风直接自然冷却系统优势新风直接自然冷却系统优势但与简易型新风自然冷却系统比起来，新风自然冷却系统初投资更大，但也具备以下优势：1 适用温度范围更加广泛：新风结构增加防霜混风箱等，可以适应更低的室外温度；2 运行成本进一步降低：运行新风自然冷却的时间更长，进一步减少压缩机能耗。
3 自然冷却节能效果更佳：相对于间接自然冷却，新风自然冷却无需冷液作为媒介，无需水泵及室外风机的功耗，节能效果更佳显著。
1.2.2.4新风新风直接直接直接自然冷却系统应用区域自然冷却系统应用区域自然冷却系统应用区域新风自然冷却适用于中国大部分区域。
新风自然冷却系统应该在数据中心建设之前就考虑该方案，并围绕该制冷解决方案进行数据中心的选址、设计。
选址及设计应考虑灰尘、烟雾、湿度范围、安全、楼层高度等因素。
以应用规模来讲，新风自然冷却系统适用于中大型以及超大型数据机房。
1.2.3 1.2.3 中国一些城市中国一些城市中国一些城市可用于直接自然冷却可用于直接自然冷却可用于直接自然冷却的气候数据的气候数据的气候数据:: 哈尔滨长春 沈阳 西安 北京 上海 成都 广州 香港年不高于18°C的小时数6790 6610 6180 5590 5560 5020 4890 2200 1180 年百分比 77% 75% 70% 64% 63% 57% 56% 25% 20%1.3 间接自然冷却间接自然冷却环境空气质量和状况通常不允许使用直接自然冷却。
污浊的空气需要高级别的过滤并且需要支付昂贵的过滤器维费用。
并且冬季较低的相对湿度需要花费大量费用进行加湿处理。
间接自然冷却可解决以上问题。
间接自然冷却采用乙二醇水溶液作为较低环境空气温度下机房内空气与环境空气之间的传热介质，且无需直接将环境空气引入数据中心，因而可保持数据中心的空间的封闭。
间接自然冷却将根据机房温度及室外温度控制各组件。
控制器会分析环境空气温度以及机房实际与设计温度之间的差别，以优化机房空调机组组件，降低能耗，同时又仍保证室内条件。
压缩机是制冷系统耗能最大的组件，间接自然冷却重要的任务是最大限度缩短压缩机的运行时间。
间接自然冷却应用解决方案主要有：1） 机房精密空调解决方案：带有自然冷却盘管的水冷型机房精密空调机组+干冷器等配件2） 风冷冷水机组解决方案：带有自然冷却盘管的风冷冷水机组+冷冻水型机房精密空调3） 水冷冷水机组解决方案：水冷冷水机组+自然冷却换热器等+冷冻水型机房精密1.3.1间接自然冷却型间接自然冷却型机房精密空调机房精密空调机房精密空调解决方案解决方案1.3.1.1间接自然冷却间接自然冷却型型机房精密空调原理机房精密空调原理机房空调间接自然冷却系统由室内机组，室外干冷器（或冷却塔）和水泵等组成。
室内机组是在水冷型机组的蒸发盘管上面增加了一套自然冷却冷水盘管。
室外温度较高时，压缩机制冷运转，冷却水在板式换热器内吸热，通过干冷器，（或冷却塔）散热，；在室外温度相对低时，水温达到一定要求时，控制水阀，让部分或全部冷水流经自然冷却冷水盘管，冷却室内部分或全部负荷。
因为制冷剂循环独立于自然冷却水循环，所以该系统具有混合运行模式，即在使用自然冷却的同时，压缩机间歇性运行来保证制冷量的要求。
这样一来提高了使用自然冷却的室外温度范围，产生更大的节能效果。
其实物示意如下图所示：其系统原理示意如下图所示：1.3.1.2间接自然冷却机房精密空调控制间接自然冷却机房精密空调控制该系统跟据室外温度和负载，有机房空调控制器自动进行模式切换，设定的室内回风温度越高利用室外新风自然冷却的时间越长，以室内回风温度设定为27℃为例，在室外气温低于24℃就可以启动自然制冷，进入混合模式运行。
该系统运行模式如下：1.压缩机模式室外温度高于24℃时，自然冷却水阀关闭，冷凝器水阀开启，机组以压缩机模式运行，为机房提供冷量。
该模式下制冷系统能耗最高。