面对现代数据中心不断递增的规模、无法预测的功率密度、更高要求的安全等级和运维能力，如何合理规划与设计空调系统，最大限度的利用自然冷源，保障数据中心安全运行并取得最大化节能效果则尤为重要。
日前，探密维谛实验室 “V-LoGeek维极百课”--维谛技术(Vertiv，NYSE：VRT)2020线上研讨会上，维谛技术(Vertiv)亚太区热量管理及融合解决方案事业部副总裁冉启坤、中数智慧研究院副院长罗志刚、维谛技术(Vertiv)中国区热管理解决方案部总经理严瀚，全面探讨了数据中心绿色节能的意义。
同时，维谛技术(Vertiv)深圳西丽实验室、广东江门实验室在直播中同步开测，分别对Liebert®PEX4S全时自然冷却精密空调在不同负载率、不同室外温度等条件下的性能进行检测。
影响数据中心能效的两大因素
根据CDCC公开的数据显示，2019年全国数据中心的用电总量达到了630亿度，同时数据中心全面耗水量约756亿升，平均WUE为 2.0升/kWh。
如果按照每人每天的用水量1.5升来计算，那么有1.38亿人全年的饮水量被数据中心直接消耗掉，这对整个生态带来很严峻的挑战。因此，在数据中心领域提倡应用无水极致节能的空调系统具有重要意义。
目前，针对数据中心严重的能耗情况，国内多地都出台了PUE新政，总体而言，各地出台的新政对于新建或改建数据中心的PUE要求大都在1.4以下，充分体现了对数据中心整体PUE水平的重视。然而，从目前情况来看，全国数据中心实际的PUE水平与PUE新政要求的目标还具有较大差异。
而影响数据中心能效的原因主要来自于采用集中式冷冻水系统架构导致的低载效率低和无法实时利用自然冷源两大因素。
- 首先，由于数据中心成长周期较长，初期几年都处于较低负载状态，集中式冷冻水系统长期低载无法达到最佳效率点。
- 其次，自然冷统计时间按照逐时统计，但冷机系统无法根据需要实时切换，也就难以实现实时利用自然冷源。
相比较而言，尽管冷冻水系统的能效比传统定频风冷系统要高，但是系统建设极为复杂。比如，冷冻水系统中的制冷站，是管线最复杂、最密集的地方，管线不仅包括设备，也涉及复杂的冷机水泵，水处理、分集水器和换热器，其建设难度非常之大。
不仅如此，复杂的冷冻水系统也给日常运维造成了很大的困难，而且由于过高的复杂性，也使得影响数据中心PUE水平因素增多。
一个值得关注的问题是，冷冻水系统在理论上与实际应用中往往存在很大差异，而造成这一问题的原因有三个方面的因素。
- 首先，建设工程的任何一个环节都会影响实际效果，冷冻水系统完全按照工程化的理念建设，设计、施工、采购、运维的整个过程中间即使发生一些很小的变更，也会影响到原来的理论设计。
- 其次，系统的复杂性，冷冻水系统的优点可以长距离的输送，但是由于管路长就很难做到水利平衡高效。
- 再有，在控制逻辑方面，冷冻水系统逻辑无法达到理论预期。
相比较于水冷系统的高复杂性，全时自然冷风冷空调系统结构简单，通过控制系统能够实现对变频风机、变频压缩机等几大核心部件的完全控制。基于风冷系统在建设及运行当中的有点，维谛技术(Vertiv)全新推出了全时自然冷技术。
相对于冷冻水系统，全时自然冷技术可以在冬季甚至春秋季实现完全自然冷，在夏季和部分春秋季提供部分自然冷，实现自然冷源的最大化利用，而且在数据中心低负载率的情况下也能够实现更高的能效。
目前，数据中心的发展趋势是高送风、高回风，回风温度即使35℃、40℃、42℃的情况都有，当室外温度在31℃、34℃时，只要回风温度比室外温度高就存在温差，就可以利用温差产生部分自然冷。这也是维谛技术(Vertiv)提出全时自然冷概念的理论基础。
全时自然冷对节能的重要意义
一般情况下，低负载率不仅对数据中心运营影响比较大，而且无法实时利用自然冷源。同时，基于IT负荷变化与空调系统之间的矛盾，也需要变冷量空调系统与之匹配。
在本期“V-LoGeek维极百课”直播中，维谛技术(Vertiv)在深圳西丽实验室、广东江门实验室，针对应用全时自然冷技术的Liebert®PEX4S空调进行了严格测试。
其中，在西丽实验室主要测试在固定室外温度下机组不同负载率下的整机显热能效，证明可解决数据中心长期低载下的能效问题；江门实验室测试在固定IT负载率下机组不同室外温度下的整机显热能效，检验系统不同环境温度下全部利用自然冷的能力。
值得一提的是，维谛技术(Vertiv)的两个空调实验室建立了以ISO/IEC 17025 为标准的质量体系，并经过了CNAS、GMPI、EMC安规TUV、TGG、UL等行业权威机构的认证，是目前国内机房专用空调业界最大、最专业、最精确的实验室之一，可测试5kW～400kW制冷量空调在各种工况下的制冷量、显热比、风量、能耗、焓差。检测报告可以使用ILAC国际互认标志，在57个签署协议的国家和经济体生效。
在西丽实验室，维谛技术(Vertiv)邀请了合肥通用机电产品检测院有限公司进行测试。在完成对文件、仪器、测试方法及实验过程的审查后，合肥所宣布实验在室内干球温度35℃，室外干球温度15℃，机组送风温度21℃的条件下，Liebert®PEX4S机组在25%、50%、75%、100%负载下的能效分别为34.84、12.15、10.61、8.35，测试过程符合GBT19413-2010标准要求。
测试结果显示，Liebert®PEX4S机组在低负载下拥有较高的能效，这对于目前负载率低于50%的数据中心超过一半、大部分数据中心负载率在20%～30%的行业现状而言，具有非常大的节能意义。
同时，合肥所在江门实验室完成对文件、仪器、测试方法及实验过程的审查后，宣布Liebert®PEX4S机组在室内机送风温度21℃、回风温度35℃，室外温度-5℃、5℃、15℃、25℃、35℃条件下的能效分别为46.56、40.09、10.56、7.10、5.17，测试过程符合GBT19413-2010标准要求。相关测试数据达到了高于业内平均水平两倍的效果。
可以说，江门实验室的测试真实体现了全时自然冷技术逐温能效提升对于节能的意义，一方面这使得不同纬度区域自然冷可利用的时长显著增加，另一方面自然冷的充分挖掘使得南北方节能差异显著减小。
从两个实验室的测试结果来看，都取得了优秀的测试数据，这也充分体现了Liebert®PEX4S全时自然冷却精密空调的出色性能。这款创新产品以全变频硬件为基础，上层控制平台及软件逻辑为核心，通过多维度的创新研发设计，取得了性能的颠覆性飞跃，能够帮助数据中心实现PUE优化30%的目标。
可以想见的是，基于出色的节能特性，Liebert®PEX4S全时自然冷却精密空调能够为数据中心用户创造显著的经济价值。
按照2019年全国数据中心用电总量630亿度计算，如果新建及改造数据中心均采用全时自然冷技术，可实现节电137.81亿千瓦时，比目前全国平均水平节能21.8%，同时可节水约700亿升，实现碳排放年节约108.2亿公斤， 比传统离心机自然冷方案节能提高33%。
在数据中心应用具有巨大的节能价值，基于风冷系统架构的高可靠性、极简的工程量和分期投资的金融便利性，都是传统方案无法比拟的巨大优势。
