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据施耐德电气公司最新的研究发现，企业提升数据中心操作运营环境的温度可以有助于降低数据中心的PUE值，进而实现高达64%的能源节省。
企业数据中心想要提升能源效率，就需要其数据中心的设计人员和操作运营管理人员们持续的关注这一领域，以期望能够降低成本，并提高投资回报率(ROI)。当前的企业数据中心提升能源效率有很多驱动因素，其中包括对环境保护的关注以及提升企业的社会声誉和影响力，以及遵守企业所属的行业及政府的相关监管部门现有和预期的行业准则和法律规定，但其实这一切最终都可以归结为企业控制成本的长期需求。而减少数据中心能源方面的费用开销从来就是一项不错的理念。
除了数据中心的IT设备之外，冷却系统可以说是任何数据中心在能源消耗方面的最大头了。通常，计算机服务器机房空间的工作温度是由冷水盘管维持，通过该冷却水盘管来自数据中心建筑外部的冷却器循环的提供冷却水。盘管从白空间移除热量，并将被加热过的水返回到冷却器，在重复循环到计算机服务器机房进行冷却之前，冷却器再次对这些热水冷却，并通过一款干燥冷却器。
对于任何数据中心而言，冷却器本身都是能源的主要消耗大户，其能耗通常占到整个制冷过程所需能量的65%至80%。通常，包括一款冷却塔或干燥冷却器所组成的冷却排热机械装置所需的耗电要少得多。如果条件允许，并且干式冷却器的运行足以维持最佳操作环境温度的话，则可以采用节能器模式。在这种节能器模式下，冷却器完全绕过干燥冷却器以进行一些冷却过程的循环。当然，有鉴于考虑到由此所带来的节能效果，许多的数据中心运营商们会尝试最大限度地提高“免费自然冷却”方案的采用量，或者尽可能的使冷水机组可以在节能模式下运行。
确保能源效率的一种方法便是通过企业数据中心的系统设计，使冷冻水(CHW)的温度升高到传统上适用于空调系统的7℃以上。如果可以在不损害数据中心核心IT设备的安全运行的情况下，实现更高的CHW温度，则可以在冷却器运行时仅仅只需要更少的工作量便可以实现成本的降低，从而增加对于免费自然冷却方案采用的小时数。
采用更高的CHW温度对整个制冷设备进行系统分析，可以研究出如何有效降低运营成本的方法，这将主要归功于更长的冷却时间和更少的制冷机负荷。但是，这必须通过在整个冷却机组使用寿命周期中的其他地方增加的资本支出(CAPEX)来抵消。尽管如此，对于那些正在寻求降低能源成本的数据中心运营商们而言，这无疑为他们提供了更多的备选方案，而最佳的解决方案将取决于企业数据中心的具体情况，数据中心的具体地址位置，以及所在地的主要气候条件等关键因素。
在温带气候条件下最大限度地提高能源效率
我们不妨考虑一下在温带气候条件下的数据中心冷却的情况。例如，一处位于德国法兰克福的数据中心拥有一套典型的冷却系统，包括一个外部冷却器和干燥冷却器，水从数据中心泵送到数据中心内的冷却盘管。在采用节能器的模式下，当外部的空气条件达到规定的设定点范围内时，干冷却器是唯一用于冷却CHW的元件，因为冷却器本身被旁路。
我们假设IT操作运营空间中的空气入口温度应保持在23℃的恒定范围内，这足以使IT设备保持有效的运行。如果允许CHW能够以7到17℃的范围内实现增量上升，那么采用节能模式的时间将更长，能源效率也将得到提高，进而会使得冷却器所消耗的能量稳步下降。
但是，当CHW温度高于15℃时，必须在IT空间内部署额外的计算机房空气处理(CRAH)单元，以维持所需的23℃入口空气温度。显然，这会涉及资本支出的增加，但有助于减少能源消耗。如果增加更多的CRAH装置，它们的风扇转速可以降低，这也节省了能源成本——即：运营成本——尽管会因此带来额外的资金支出。
根据施耐德电气公司最近在位于法兰克福的一处数据中心所进行的一项研究发现，当CHW从7℃这一基线温度开始计算总能量需求时，随着CHW以稳定增量的增加，当CHW达到17℃时，与基线温度时的能耗相比，实现了39%的能源节省。
如果要将CHW增加到更高的温度，则需要对冷却系统进行进一步的修改。虽然增添额外的CRAH装置可以补偿由于CHW温度升高所导致的冷却效果降低，但一旦CHW达到20℃，就有必要重新设计CRAH中的冷却盘管。这当然需要进一步的花费资本支出，但在本文所介绍的位于法兰克福的数据中心的案例中，当允许CHW升至21℃时，使用改进的冷却盘管则能够将总体的能源节省达到50%以上。
绝热冷却器的使用案例分析
通过部署额外的绝热冷却，以提高设备效率，带来更有效的控制方法和更高效的液压结构，有助于实现数据中心能源效率的进一步的提升。
绝热冷却是让空气通过水滴的自然物理过程。从空气到水的传热导致水分蒸发，进而使得空气温度下降。这被称为等焓过程(constant enthalpy process)，因为空气中的总能量不会改变。
水进入冷凝器的空气流，并蒸发到气流中，从而降低空气温度。通过这种方式降低冷凝器的温度，可以有助于降低冷水机组的能耗，并增加节约器的使用时长。只要有充足的水源，绝热冷却通常可用于温暖的干燥气候条件。对于法兰克福数据中心的案例，增加绝热冷却比基线水平提高了6%的节能效果。
数据中心基础设施供应商们仍在进一步的开发其电源和散热产品，以实现能源效率的最大化。而数据中心冷却领域中的示例或最新进展包括用于现有冷却器的变频驱动器和CRAH中的变速风扇。通过选择和部署这种节能设备，可以使得数据中心的操作运营人员们进一步的提高整个数据中心基础设施的整体效率。
通常，数据中心的冷却装置是由数据中心的操作运营人员以独立、分散的方式手动控制的，手动操作的人员根据具体情况调节冷冻水设定点，并打开和关闭冷却器。但是，借助集中式的系统管理和数据中心基础架构管理(DCIM)软件则可以大大提高冷却设备对变化条件的准确性和响应能力，从而相应地进一步提高能效。
结论
为评估使用更高的CHW温度所能带来的总体成本的节省，施耐德电气公司的数据中心科学中心专门研究了两处不同数据中心的运行情况，这两处不同的数据中心均采用了类似的制冷架构，但却分别位于两个截然不同的气候条件的地区。第一处是上文中提到的位于德国法兰克福的数据中心，而另一处则是位于美国佛罗里达州的迈阿密;后者通常被人们认为是属于热带季风气候的地区。
通过实现更高的CHW温度，位于法兰克福的数据中心较之采用传统的冷却方法的数据中心总节能高达61%。当添加绝热冷却时，实现了比基线节能63%的改善。
在位于迈阿密的数据中心，随着气候变暖，提升CHW温度较之基线水平增加了34%的能源节约。并且，当增加绝热冷却时，使得能源节约较之基线水平增加了39%。
在每种情况下，资本支出增加了13%，主要用以安装新的系统，包括额外的风扇，这是为了实现更高的CHW温度所需的。但由于能源消耗减少，三年来，所实现的数据中心总体拥有成本(TCO)的改善在法兰克福的数据中心为16%，而在迈阿密则为12%。
显然，允许更高的CHW温度可以产生长期的成本和效率收益，只要向冷却基础设施投入足够的资金，包括适应这种温度所需的复杂的管理和软件系统。当然，具体的节能结果将取决于冷却系统的架构和数据中心所处的具体气候区域，但收回投资回报很快，并且有助于为提高能源效率建立了一整套合理的案例。
