使用Airside省煤器冷却数据中心冷却账单
显著降低数据中心冷却费用的最低成本选项之一是空侧省煤器。根据气候的不同，典型数据中心稳定的24小时冷负荷非常适合利用季节性和夜间温度变化，提供几乎零成本的冷却源。在许多情况下，节约可以将年冷却能耗降低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。
标准的数据中心冷却系统只能通过运行压缩机来去除数据中心的热量，这是一项主要的电气成本。使用省煤器时，当外部空气比回风冷时，热回风被排出并替换为冷却器、过滤的外部空气-基本上是“打开窗户”进行自由冷却。
必须在空气处理系统和控制装置中设计经济性。
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/冷通道配置可显著提高省煤器的节能效果，在某些情况下，甚至在室外空气温度高于80华氏度时，也会产生事实上的热排放，从而节省能源。
过度规定空间温度和湿度公差严重限制节约，应避免。应遵循制造商的实际要求，尤其是在湿度方面，ASHRAE建议的40%至55%的工作区域通常是保守的。
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。
节省物
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:
区域A：室外空气凉爽潮湿，可节省55华氏度的送风。
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，省煤器根据需要锁定在低OSA湿度上。数据中心中的最小湿度设定值通常是影响节约成本的最关键控制参数，但它通常由任意经验法则设置。这种方法会导致不必要的窄量程，并且维护成本很高。ASHRAE技术委员会9.9建议的范围为40%至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)。
实际上，许多大型数据中心设施的最小湿度设定值为30%相对湿度，且未观察到任何不良影响。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，并且应明确证明最低湿度高于设备最低要求。应根据现代磁带机的使用情况，甚至在某些设计惯性的极端情况下，消除穿孔卡处理设备，重新评估任何遗留湿度标准。
最近的学习[PDF]由太平洋天然气和电力公司和劳伦斯伯克利国家实验室共同研究了空气侧经济化对数据中心中粒子水平的影响。他们发现，使用ASHRAE 40%过滤器的典型数据中心的粒子水平确实因节约使用而增加，但年平均值仍在ASHRAE标准范围内。将过滤提高到ASHRAE 85%或更高，导致粒子数几乎与数据中心一样低，没有任何经济性。虽然盐或腐蚀性物质夹带等特定污染问题可能需要特殊过滤，但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座大型办公楼内，当其专用的25吨风冷制冷机需要更换时，该中心被改造为一个具有完全经济性的系统。由于负载增长和可靠性问题，便携式空调也被用于维护数据中心空间的控制。现有系统使用位于数据中心的冷冻水供应CRAC装置。在正常运行时间内，一个大型室内冷冻水设备系统为该空间提供服务，而专用冷水机用于非工作时间（夜间和周末）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。
标准的数据中心冷却系统只能通过运行压缩机来去除数据中心的热量，这是一项主要的电气成本。使用省煤器时，当外部空气比回风冷时，热回风被排出并替换为冷却器、过滤的外部空气-基本上是“打开窗户”进行自由冷却。
必须在空气处理系统和控制装置中设计经济性。
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/冷通道配置可显著提高省煤器的节能效果，在某些情况下，甚至在室外空气温度高于80华氏度时，也会产生事实上的热排放，从而节省能源。
过度规定空间温度和湿度公差严重限制节约，应避免。应遵循制造商的实际要求，尤其是在湿度方面，ASHRAE建议的40%至55%的工作区域通常是保守的。
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。
节省物
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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区域A：室外空气凉爽潮湿，可节省55华氏度的送风。
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，省煤器根据需要锁定在低OSA湿度上。数据中心中的最小湿度设定值通常是影响节约成本的最关键控制参数，但它通常由任意经验法则设置。这种方法会导致不必要的窄量程，并且维护成本很高。ASHRAE技术委员会9.9建议的范围为40%至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)。
实际上，许多大型数据中心设施的最小湿度设定值为30%相对湿度，且未观察到任何不良影响。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，并且应明确证明最低湿度高于设备最低要求。应根据现代磁带机的使用情况，甚至在某些设计惯性的极端情况下，消除穿孔卡处理设备，重新评估任何遗留湿度标准。
最近的学习[PDF]由太平洋天然气和电力公司和劳伦斯伯克利国家实验室共同研究了空气侧经济化对数据中心中粒子水平的影响。他们发现，使用ASHRAE 40%过滤器的典型数据中心的粒子水平确实因节约使用而增加，但年平均值仍在ASHRAE标准范围内。将过滤提高到ASHRAE 85%或更高，导致粒子数几乎与数据中心一样低，没有任何经济性。虽然盐或腐蚀性物质夹带等特定污染问题可能需要特殊过滤，但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座大型办公楼内，当其专用的25吨风冷制冷机需要更换时，该中心被改造为一个具有完全经济性的系统。由于负载增长和可靠性问题，便携式空调也被用于维护数据中心空间的控制。现有系统使用位于数据中心的冷冻水供应CRAC装置。在正常运行时间内，一个大型室内冷冻水设备系统为该空间提供服务，而专用冷水机用于非工作时间（夜间和周末）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。
