使用Airside省煤器冷却数据中心冷却账单
为您的数据中心大幅削减冷却费用的最低成本选项之一是一个airside省煤器。根据气候的不同，一个典型的数据中心24小时稳定的冷负荷非常适合利用季节和夜间温度变化来提供一个几乎零成本的冷源。在许多情况下，节约可以使每年的冷却能耗减少60%以上。
除了每年节省能源成本外，还有其他好处，比如冷却设备的运行时间更短，系统冗余度提高。几十年来，节约已经在办公空间中实现了。如果在设计中注意到几个关键问题，节约会为数据中心带来更大的节省效益。
Airside省煤器原理
使用标准的、普遍可用的低成本设备，省煤器可以将数据中心的冷却成本降低60%以上。
一个标准的数据中心冷却系统可以通过运行压缩机从数据中心散热，这是一个主要的电力成本。有了省煤器，当外部空气比回风更冷时，热回风被排出，用更冷、过滤过的外部空气取代——本质上是“打开窗户”免费冷却。
节约必须被设计进空气处理系统和控制系统中。
在干燥气候下，控制应该包括多余的室外空气湿度传感器，当绝对湿度(或露点)过低时停止节约。这将防止不必要的大，昂贵的加湿负荷在非常干燥寒冷的日子。还有一些方法可以在干燥和寒冷的时期节约能源，有些方法可以将每年的冷却能源节约总量提高70%到90%。
使用分区定义的热通道/冷通道配置可以显著提高节能器的节约，在某些情况下，即使室外空气温度超过80华氏度，也会产生事实上的热排，从而节省能源。
过分规定空间的温度和湿度容限会严重限制节约，应避免。应遵循制造商的实际要求，特别是在湿度方面，ASHRAE建议的40%至55%的操作区域经常被发现是保守的。
在多用途建筑中的小型数据中心，可以通过最大限度地利用配备节能器的住宅、办公室或支持区域系统来实现一些节能。
储蓄
节约带来的节省取决于当地的气候。评估当地气候的一个好方法是绘制出典型年份中每个小时的室外空气条件，如图1、2和3所示，分别为芝加哥、达拉斯和圣何塞。
该图表分为四个区域:
A地区:室外空气凉爽潮湿，可节约至55华氏度送风。
B+A区:室外空气凉爽潮湿，可用于典型的热通道/冷通道系统，送风温度为65f。
区域A+B+C:外部空气温度足够低，可以在分区定义的热通道/冷通道配置中提供部分冷却，回风温度为90华氏度，本质上节约高达90华氏度的外部空气温度。
D区:由于湿度低，不包括小时。
区域A、区域B和区域C对应的是根据省煤器和数据中心配置而产生的节能时间。使用典型年份的每小时天气数据，计算了三个气候带中的每个典型数据中心的估计能源使用量。下表总结了结果。
最后两列显示,最大的储蓄来自节约90 F室外空气温度,可实现hard-partitioned热通道/冷通道配置,创建一个机架废气的热量,直接收集废热源和耗尽加热空气的温度在华氏90度或以上。在这种配置中，省煤器还为机械冷却设备提供了额外的冗余措施，因为在紧急情况下，当外部空气温度低于设备的最高允许运行温度时，它能够承载全部数据中心负载，而最高允许运行温度往往超过
85 F。
较高的送风温度也大大增加了能源节约，从节约至55华氏度与节约至65华氏度仅高出10华氏度之间的节约差异可以看出。假设通过热通道/冷通道布置提高回风温度，从而在不增加总风量和风扇功率的情况下相应地提高送风温度，从而实现更高的送风温度。如果送风温度升高，但回风温度没有相应升高，则必须计算风机的额外功率惩罚，以确定最终的节能效果。热通道/冷通道配置总是增加容量，但气流控制必须正确，以充分发挥节能潜力。
D区被认为过于干燥，不利于节约，导致在70华氏度下的湿度为20%，因此不包括在上述节约范围内。这个地区根本无法实现节约。如果一个绝热加湿系统是利用废气中的废热来实现的，或者一个利用冷却塔的自由冷却系统(本质上是间接蒸发冷却)，那么这个区域也可以提供节约的冷却。任何允许的最小空间湿度的减少也可以向下移动这条线，允许显著增加省煤器的节省。
设计方法
室外节能系统最好从方案设计阶段开始实施，在这个阶段，任何需要的建筑设施都可以在很少或没有额外成本的情况下进行。关键目标是所有数据中心空气处理程序都能获得100%的外部空气和回风。虽然这通常是最简单的中央空气处理系统，但一些计算机房空调(CRAC)制造商现在提供节约软件包。
在非常温和的气候条件下，没有空间湿度控制问题的数据中心可以使用标准的省煤器控制，这种控制不考虑湿度，只基于干球温度运行。
然而，更常见的是，节约器锁定低OSA湿度需要。数据中心的最小湿度设定值通常是影响节约成本的最关键的控制参数，但它通常是由任意的经验法则设定的。这种方法导致不必要的紧凑和昂贵的维护范围。ASHRAE技术委员会9.9建议的范围为40%到55%。ANSI / esd - s20.20 - 1999[PDF]建议静电放电(ESD)控制的范围为30%至70%，主要关注接地技术(ANSI/ESD- s20.20 -2007降低了特定湿度的建议)。
在实践中，许多大型数据中心设施的最低湿度设置为30% RH，没有观察到不良影响。设置数据中心湿度控制带时，应评估已安装计算机设备的实际要求，并明确说明高于设备最低要求的最小湿度。任何遗留的湿度标准都应该根据现代磁带驱动器的使用重新评估，甚至在一些极端的设计惯性情况下，消除穿孔卡片处理设备。
最近的一次研究由太平洋天然气和电力公司和劳伦斯伯克利国家实验室研究了颗粒水平对数据中心的影响与空中节约。他们发现，在一个典型的数据中心，有40%的ASHRAE过滤器，颗粒物水平确实会因为节约使用而增加，但年平均水平仍在ASHRAE标准之内。将过滤到ASHRAE的比例提高到85%或更高，导致颗粒数几乎和数据中心一样低，而且没有节约。虽然特定的污染问题，如盐或腐蚀性的夹带可能需要特殊的过滤，标准过滤处理通常可以满足或超过颗粒控制要求。
一个小型数据中心案例研究
一个1400平方英尺的数据中心位于一个大型办公楼，当它的专用25吨风冷制冷机需要更换时，它被转换为一个具有完全节约能力的系统。由于负载增长和可靠性问题，便携式空调也被用来维持对数据中心空间的控制。现有的系统使用冷冻水给位于数据中心的CRAC机组供电。在正常运行时间，一个大型室内冷冻水系统为空间提供服务，而专用冷水机用于非工作时间(晚上和周末)的冷却和备份。
选择了一个风冷机组来替代风冷机组和相关的冷却水CRAC机组。如图4所示的包装单元，包括了充分的airside节约能力。
有了这种装置，排气空气从空气处理装置的一端喷射出来，而外部空气则通过屏风上的百叶窗从装置的另一端吸入。图5显示了最终的系统布局。
该系统对数据中心有多个好处:它取代了失效的冷水机，实现了空港侧的节约，并消除了数据中心内部的所有冷冻水管道。主室内空气处理系统是基于一个大型水冷冷水机组，如果仅用于数据中心空间，它将是非常大的，在白天使用，因为冷冻水厂比风冷DX包单元系统更有效。室内系统还可以随时启动和使用，以提供紧急备份，这是很少的情况下，效率很少关注。在晚上，DX包系统承担负荷，尽管在实践中它在周末运行，因为夜间通常是足够凉爽的，以充分节约冷却。
该系统还通过移除CRAC单元来释放数据中心的空间。CRAC单元的拆除有效地扩大了可供计算机设备使用的空间，减少了未来扩大空间的昂贵需要。数据中心仍然可以从中央工厂提供服务，但现在通过室内空气处理系统的冷却空气，而不是通过室内循环系统的冷冻水。数据中心采用热通道/冷通道配置来提高回风温度，这既将省煤器的运行扩展到相应较高的室外空气温度，又增加了省煤器运行时的排热量。
除了每年节省能源成本外，还有其他好处，比如冷却设备的运行时间更短，系统冗余度提高。几十年来，节约已经在办公空间中实现了。如果在设计中注意到几个关键问题，节约会为数据中心带来更大的节省效益。
Airside省煤器原理
使用标准的、普遍可用的低成本设备，省煤器可以将数据中心的冷却成本降低60%以上。
一个标准的数据中心冷却系统可以通过运行压缩机从数据中心散热，这是一个主要的电力成本。有了省煤器，当外部空气比回风更冷时，热回风被排出，用更冷、过滤过的外部空气取代——本质上是“打开窗户”免费冷却。
节约必须被设计进空气处理系统和控制系统中。
在干燥气候下，控制应该包括多余的室外空气湿度传感器，当绝对湿度(或露点)过低时停止节约。这将防止不必要的大，昂贵的加湿负荷在非常干燥寒冷的日子。还有一些方法可以在干燥和寒冷的时期节约能源，有些方法可以将每年的冷却能源节约总量提高70%到90%。
使用分区定义的热通道/冷通道配置可以显著提高节能器的节约，在某些情况下，即使室外空气温度超过80华氏度，也会产生事实上的热排，从而节省能源。
过分规定空间的温度和湿度容限会严重限制节约，应避免。应遵循制造商的实际要求，特别是在湿度方面，ASHRAE建议的40%至55%的操作区域经常被发现是保守的。
在多用途建筑中的小型数据中心，可以通过最大限度地利用配备节能器的住宅、办公室或支持区域系统来实现一些节能。
储蓄
节约带来的节省取决于当地的气候。评估当地气候的一个好方法是绘制出典型年份中每个小时的室外空气条件，如图1、2和3所示，分别为芝加哥、达拉斯和圣何塞。
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A地区:室外空气凉爽潮湿，可节约至55华氏度送风。
B+A区:室外空气凉爽潮湿，可用于典型的热通道/冷通道系统，送风温度为65f。
区域A+B+C:外部空气温度足够低，可以在分区定义的热通道/冷通道配置中提供部分冷却，回风温度为90华氏度，本质上节约高达90华氏度的外部空气温度。
D区:由于湿度低，不包括小时。
区域A、区域B和区域C对应的是根据省煤器和数据中心配置而产生的节能时间。使用典型年份的每小时天气数据，计算了三个气候带中的每个典型数据中心的估计能源使用量。下表总结了结果。
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85 F。
较高的送风温度也大大增加了能源节约，从节约至55华氏度与节约至65华氏度仅高出10华氏度之间的节约差异可以看出。假设通过热通道/冷通道布置提高回风温度，从而在不增加总风量和风扇功率的情况下相应地提高送风温度，从而实现更高的送风温度。如果送风温度升高，但回风温度没有相应升高，则必须计算风机的额外功率惩罚，以确定最终的节能效果。热通道/冷通道配置总是增加容量，但气流控制必须正确，以充分发挥节能潜力。
D区被认为过于干燥，不利于节约，导致在70华氏度下的湿度为20%，因此不包括在上述节约范围内。这个地区根本无法实现节约。如果一个绝热加湿系统是利用废气中的废热来实现的，或者一个利用冷却塔的自由冷却系统(本质上是间接蒸发冷却)，那么这个区域也可以提供节约的冷却。任何允许的最小空间湿度的减少也可以向下移动这条线，允许显著增加省煤器的节省。
设计方法
室外节能系统最好从方案设计阶段开始实施，在这个阶段，任何需要的建筑设施都可以在很少或没有额外成本的情况下进行。关键目标是所有数据中心空气处理程序都能获得100%的外部空气和回风。虽然这通常是最简单的中央空气处理系统，但一些计算机房空调(CRAC)制造商现在提供节约软件包。
在非常温和的气候条件下，没有空间湿度控制问题的数据中心可以使用标准的省煤器控制，这种控制不考虑湿度，只基于干球温度运行。
然而，更常见的是，节约器锁定低OSA湿度需要。数据中心的最小湿度设定值通常是影响节约成本的最关键的控制参数，但它通常是由任意的经验法则设定的。这种方法导致不必要的紧凑和昂贵的维护范围。ASHRAE技术委员会9.9建议的范围为40%到55%。ANSI / esd - s20.20 - 1999[PDF]建议静电放电(ESD)控制的范围为30%至70%，主要关注接地技术(ANSI/ESD- s20.20 -2007降低了特定湿度的建议)。
在实践中，许多大型数据中心设施的最低湿度设置为30% RH，没有观察到不良影响。设置数据中心湿度控制带时，应评估已安装计算机设备的实际要求，并明确说明高于设备最低要求的最小湿度。任何遗留的湿度标准都应该根据现代磁带驱动器的使用重新评估，甚至在一些极端的设计惯性情况下，消除穿孔卡片处理设备。
最近的一次研究由太平洋天然气和电力公司和劳伦斯伯克利国家实验室研究了颗粒水平对数据中心的影响与空中节约。他们发现，在一个典型的数据中心，有40%的ASHRAE过滤器，颗粒物水平确实会因为节约使用而增加，但年平均水平仍在ASHRAE标准之内。将过滤到ASHRAE的比例提高到85%或更高，导致颗粒数几乎和数据中心一样低，而且没有节约。虽然特定的污染问题，如盐或腐蚀性的夹带可能需要特殊的过滤，标准过滤处理通常可以满足或超过颗粒控制要求。
一个小型数据中心案例研究
一个1400平方英尺的数据中心位于一个大型办公楼，当它的专用25吨风冷制冷机需要更换时，它被转换为一个具有完全节约能力的系统。由于负载增长和可靠性问题，便携式空调也被用来维持对数据中心空间的控制。现有的系统使用冷冻水给位于数据中心的CRAC机组供电。在正常运行时间，一个大型室内冷冻水系统为空间提供服务，而专用冷水机用于非工作时间(晚上和周末)的冷却和备份。
选择了一个风冷机组来替代风冷机组和相关的冷却水CRAC机组。如图4所示的包装单元，包括了充分的airside节约能力。
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有了这种装置，排气空气从空气处理装置的一端喷射出来，而外部空气则通过屏风上的百叶窗从装置的另一端吸入。图5显示了最终的系统布局。
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该系统对数据中心有多个好处:它取代了失效的冷水机，实现了空港侧的节约，并消除了数据中心内部的所有冷冻水管道。主室内空气处理系统是基于一个大型水冷冷水机组，如果仅用于数据中心空间，它将是非常大的，在白天使用，因为冷冻水厂比风冷DX包单元系统更有效。室内系统还可以随时启动和使用，以提供紧急备份，这是很少的情况下，效率很少关注。在晚上，DX包系统承担负荷，尽管在实践中它在周末运行，因为夜间通常是足够凉爽的，以充分节约冷却。
该系统还通过移除CRAC单元来释放数据中心的空间。CRAC单元的拆除有效地扩大了可供计算机设备使用的空间，减少了未来扩大空间的昂贵需要。数据中心仍然可以从中央工厂提供服务，但现在通过室内空气处理系统的冷却空气，而不是通过室内循环系统的冷冻水。数据中心采用热通道/冷通道配置来提高回风温度，这既将省煤器的运行扩展到相应较高的室外空气温度，又增加了省煤器运行时的排热量。
