隨著經濟的發展，大量的企業飛速發展，對于數據處理業務的需求也快速提升，相繼建設了很多的數據中心。數據中心從10多年前100-200w·m-2到如今發展到1000w·m-2甚至更高，機房密度的提高使得數據中心的耗能成為一個越來越重要的課題。

自從GREENGRID組織提出用PUE來衡量數據中心節能要求，越來越多的國內建設方在設計數據中心時對于PUE值有了要求，PUE是Power Usage Effectiveness的簡寫，是評價數據中心能源效率的指標，是數據中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比，PUE=數據中心總設備能耗/IT設備能耗，PUE是一個比率，越接近1表明能效水平越好，本文將從幾個方面介紹提高空調能效，降低數據中心空調耗能的方法用以獲得較低PUE值可以采取的一些措施。

冷源

數據中心空調冷源一般有風冷直接蒸發式空調系統、水冷直接蒸發式空調系統、水冷或風冷冷凍水空調系統、雙冷源空調系統等空調系統。從節能的角度來說，使用風冷系統的數據中心，PUE不可能小于1.8，通常在2.0以上，在規模較大，可以設置集中冷源的情況下，能效比高的水冷冷凍水系統是首選。

當電機功率功率超過500kw的情況下，可采用6kv或者10kv電壓供電，可提高運行效率，在選擇機組時選用COP值高的機組，同時也要考慮機組的部分負荷綜合性能系數(IPLV)。冷水機組采用變頻能取得較好的部分負荷綜合性能系數，使得機組的高效區域更大。在非額定工況時，變頻式離心冷水機組將導流葉片控制與變頻控制有機結合，共同控制壓縮機。冷水機組的蒸發溫度對于機組效率也有著影響，粗略估計蒸發溫度每提高0.6度，效率增加1%-3%，因此采用較高的蒸發溫度效率比一般供回水7℃/12℃效率高。

如果可以提高末端送風溫度，我們就可以使用更高的蒸發溫度，這樣可以使得效率進一步的提高。而對于空調系統的耗能來說，冷水機組的能耗所占比重最大，把冷水機組的用電量降下來對于提高整個空調系統的效率有著很大的幫助。

而采用水系統帶來的安全問題，例如水系統的冗余設計：雙管路或環形管路，事故應急泄水，供水保障：多水源供應以及蓄水池，也是需要我們考慮，本文不作展開。

如果以供水溫度為12度來看，在室外濕球溫度9℃左右時即可使用冷卻塔免費制冷，根據上表統計：在此溫度范圍內，上海地區全年可完全使用免費制冷的時間達2901小時相對于水側的免費制冷，還有一種風側的免費制冷，是指利用室外的空氣，可以在室外焓值低于室內焓值的全部時間進行自然冷卻，但是在數據中心采用水側免費制冷時沒有必要再采用風側免費制冷，理由有以下幾點：

一、使用風側免費制冷將會占用很大的室內空間。

二、風側免費制冷需要大量的室外空氣，如果室外空氣質量不是很好將會導致設備的運行壽命減少。

三、用于加濕和減濕的能量將會很大，采用風側免費制冷所獲得節能效應和這些能量的消耗相比也相差不多，同時將使室內的濕度控制更復雜。

四、風側免費制冷和水側免費制冷在使用時間上有重疊，所以在多出不多的使用時間的情況下，同時采用的意義不大。

免費制冷時間的長短很大程度決定PUE值中空調耗能的大小，而從上圖中可以看出免費制冷受到室外環境的影響也很大，對于中國北方以及長江流域大部分地區來說，都能很好的采用免費制冷，在東北等嚴寒地區，采用免費制冷的時間更長，使得PUE中空調耗能的因子能做到0.2左右，以獲得更低的PUE值。這一點很值得我們建設方在數據中心選址中加以注意，在考慮經濟、地理等因素時，也可以考慮氣候環境對于今后數據中心運營成本的影響。

免費制冷與冷凍機制冷的切換

當室外免費制冷不能完全滿足數據中心的需要時，將開啟制冷機組制冷，但此時室外的溫度低于15度，無法滿足冷水機組所需要的冷凝溫度，而采用電加熱等方式既不節能，又沒有這么大的電量來滿足，此時只需要在系統中加入一路旁通，使經過板式熱交換器后高于15度的回水不回到冷卻塔而是進入冷水機組就能解決這一問題，隨著室外氣溫的增加，冷水機組逐臺開啟，免費制冷熱交換器逐臺關閉，直至全部轉變為冷水機組供冷。

冷凍水側熱回收

考慮數據中心全年制冷的特點，對數據中心進行熱回收是非常有必要的，在蒸發側或者冷凝側均能采用熱回收技術，如在倫敦Telehouse West數據中心利用服務器產生的熱量為附近的住宅提供暖氣服務。該數據中心及其配套設施建設項目投資達1.8億美元，預計該項目能為數據中心周邊13萬平方英尺范圍提供相當于900萬瓦的能量，并相對減少1100噸二氧化碳放。

蒸發側的熱回收可以通過一個簡單的水環的環路來實現，例如當冷凍水系統供回水溫度為12-17度時，冬季及過渡季節將冷凍水回水經過一個熱交換器和生活熱水給水交換，預加熱生活區生活熱水的給水，簡單的接管且對于系統沒有任何影響。冷凍機組等設備均為常規設備.冷凝側的熱回收可以通過選用熱回收機組來實現，但是需要對于熱回收機組的效率以及系統的安全性有個評估，在能保證效率及安全的情況下，對于系統的節能也有著很大的益處，可以作為熱回收的首選措施。