2020年3月，中共中央政治局常务委员会提出加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度，同时各地政府又对新基建能耗提出了新要求，如果采取传统机械制冷，难以达到能耗要求；所以各地数据中心需要根据自身条件，尽可能采用合理的自然冷却方式，才能降低数据中心冷却能耗，为提升数据中心能效，科普下数据中心常见的节能技术。
1、新风节能技术：
直接利用室外冷空气冷量，通过风机将室外冷空气过滤后直接引入到机房里，图1，这种冷却效率最高，适合在空气质量较好的情况下使用，图2为常见的新风机柜；图3为新风机柜实物图。
图1 新风节能技术
图2 新风节能技术
部分数据中心直接采用烟囱效应，形成空气自然对流，这种方式完全不用空调，通风的钱也省了，节能很彻底，图3，雅虎数据中心就采用了这种方案，使它成为世界上最节能的数据中心之一。采用烟囱效应自然对流的数据中心，受到流速的影响，机柜功耗受到限制，所以也可以选用风机，增加风量，如图4
图3 烟囱效应自然对流新风冷却
图4 烟囱效应+通风机的新风节能示意图
2、板换换热技术
通过板换隔绝室外空气进行换热，让冷却后的空气送入机房，如图5。由于室外空气无法直接进入机房，如图6，空气板换适合在空气污染的环境下使用，冷却效率要低于新风系统，适合在有空气污染，不适合安装新风系统的环境；当室外气温较高时，需要机械制冷。
图5 空气板换冷却设备示意图
图6 空气板换结构图
3、转轮换热技术（京都转轮）
这是一种全热交换技术，早期在日本东京都使用，所以也叫京都转轮，它不仅可以交换热量，还可以交换湿度，可以同时节约降温和加/除湿能耗，降温作用和板换换热相似，通过转轮的旋转，让室外空气和室内空气在转轮处进行热湿交换，原理如图7，京都转轮在数据机房应用如图8，这种方式冷却效率较高，适合在有空气污染、不适合安装新风系统的环境，转轮工作示意图如图9和图10；由于使用中有轻度的交叉污染，转轮全热交换和板换相比并没有明显优势。
图7 京都转轮换热工作原理
图9 京都转轮示意图
图10 京都转轮工作案例
4、蒸发冷却节能技术
在气候干燥的地区，可以采用蒸发冷却技术，进一步延长自然冷却运行的时间，从而实现最大限度的降低数据中心空调系统的能源消耗，按照水和空气是否直接接触，蒸发冷却技术分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却两种方式。
4.1、直接蒸发节能技术：
直接蒸发冷却是使空气和水直接接触，通过水的蒸发后，空气的温度会下降，其特点是对空气实现等焓加湿降温过程，送风降温的极限温度为进风的湿球温度，如图11。
图11 直接蒸发原理
使用加湿后冷却的空气可以对机房进行降温。实际使用中，可以和新风系统配合使用，当室外温度较低时，直接利用新风降温；当室外温度升高时，开启加湿系统，水蒸发后空气温度降低后，再进入机房冷却，这样可以延长自然冷却的时间和效率，适合在空气质量较好的情况下使用，如图12；要注意的是蒸发过程会影响机房湿度。
图12 直接蒸发技术
4.2、间接蒸发节能技术
间接蒸发冷却是指通过非直接接触式换热器，将直接蒸发冷却得到的湿空气的冷量传递给机房循环空气，实现空气等湿降温的过程，如图13，在这个过程中，二次空气经处理后其干球温度和湿球温度都下降了，而含湿量不变，对送风气流实现减焓等湿降温过程，送风降温的极限温度为进风的露球温度。
图13 间接蒸发原理
通过蒸发换热器隔绝室外空气，室外空气无法直接进入机房，适合在空气污染的环境下使用，冷却效率虽然低于直接蒸发技术，但是室外的污染物无法进入机房，另外蒸发过程不影响机房湿度，制冷原理如图14，间接蒸发的核心器件是蒸发模块，如图15，其气流组织包含两部分，分别为机房内气流和室外气流，如图16。
图15 间接蒸发模块原理
图16 间接蒸发模块气流
数据中心在选用节能技术时，可以选用上述技术一种，或者上述技术的多种组合，比如某厂将蒸发冷却技术和烟囱自然抽拔技术相结合，创建了山洞冷却方式和独特的气流方式，如图17 :
图17 某厂蒸发冷却模块和烟囱效应相结合方式
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