导入智能节能设备 使空调能耗完美降落

采用机柜式空调，可望就近制冷，缩短冷空气流动路径，使电脑机房内不再需要多余的空调供应。来源：Baltneta

机房节能之关键议题，重点就在于设法降低空调系统的能耗，部置冷热通道确实是个中入门功课，若欲再求精进，则需采用一些诉诸智能节能的先进设备，以期促使PUE继续完美降落。

曾有业者提到，不论藉由用户端同仁自行集思广益，抑或委由外部专家提供专业谘询，因而建立冷热通道，避免混风现象导致热点产生，相关举措其实只能算是前导，真正的重点，应该摆在冷却系统的硬件建置。

由此看来，企业主或机房管理者意欲抑制空调系统能耗，即便已做好冷热通道的分离或封闭，仍需审慎检视机房之空调系统架构与所有组成元件，从中找寻可以改善的空间，必要时斥资将低效率设备予以汰换，也是在所难免之事。

综观空调系统架构  寻求节能改善空间

首先，就让我们重新审视机房的空调系统架构暨组成元件，大致涵盖哪些主要内容。其一是制冷系统，其扮演着机房冷却的轴心角色，提供机房所需之冷源，重要性不言可喻，其产品型态则包括了水冷式冰水主机、直膨式压缩机、气冷式冰水主机，以及热交换器。

其二是散热系统，负责将制冷系统所吸收之机房热量，排放至机房以外的环境，其产品类型含括开放式冷却水塔、密闭乾式冷却器、复合式散热设备，以及冷凝器。

其三是送风系统，旨在将被制冷系统所冷却的空气，协助配送到IT设备以进行冷却，相关产品类型包括了电脑机房空调箱(CRAH)、直膨式电脑机房空调机(CRAC)，以及液体冷却单元。其四则是外气系统，负责处理机房新鲜外气的补充，藉以建立正压环境，并调节外气进入机房的温湿度条件，以及维持空气品质；其产品类型包含冰水冷却冷媒系统，或是直膨式冷媒系统。

前述所有内容，每一项都具备节能的改善空间，此处兹将其间较重要的部分予以罗列。从压缩机开始说起，不论是直膨式制冷系统、抑或冰水主机，都需要仰赖压缩机善加控制制冷系统蒸发器的运转压力，提供系统源源不绝的冷媒循环量，以产生制冷功能；而压缩机需要随时进行容量调节，始可匹配蒸发器负载，以有效避免机房温度过高或过低，因此在传统实务上，多会针对压缩机实施起停控制，殊不知碍于系统负载甚难达到理想状态，导致压缩机起停频率偏高，对系统寿命与稳定性是一大伤害，为解决此问题，只好设定较高或较低的蒸发压力，以减缓其起停频率。

然而蒸发压力过高将导致冰水温度、空间温度走高，恐难以达到机房所需冷却效果，反之，若是蒸发压力过低，也会导致压缩机效率下滑，形成高能耗状态。值此时刻，企业不妨考虑采用变频式压缩机，藉由变频器来适当控制压缩机的排气容量，使之得以精准匹配蒸发器负载，如此一来，压缩机即不会频率起停，而冰水温度也不致过低，创造更佳节能效果。

谈完了压缩机，接着一并看送风机及水泵，只因这些装置24小时全年运转，耗能相当大，都有采取节能措施的必要性。在送风机部分，首先必须避免缆线阻碍高架地板的送风通道，其次应尽可能提高热交换器的进出口温差，以期减少送风量、降低风机耗能，再者则是选用高效率风扇与马达，最终亦可考虑采行可变风量系统(VAV)，以利用变频马达控制、或直流变频马达来驱动风机。

至于水泵部分，首先是慎选高效率机种，其次是分析冰水主机的进出口温差，惟温差较大虽有助于降低水泵耗电，但可能反而导致冰水主机效率下滑，应于致力求取最佳平衡，再者是选用高效率马达，最后则是采用一次变流量或二次侧变流量系统，继而运用变频马达来控制水泵的送水量。

机柜式空调  有助撙节机房运行成本

紧接着，开始谈论机房内部的空调系统。一般所谓的机房级空调设备，多属于下送风空调，较佳的配置设计方式，大多认定为利用高架地板出风、天花板回风，其运作原理是，机房内空调设备CRAC送出低温空气到高架地板下方的气室，再藉由多孔出风地板调整均匀出风量，同时天花板被设计成回风室，CRAC回风直接利用风管延伸至天花板内作吸引。

与此同时，在机柜出风侧上方天花板适度开挖回风口，使机柜冷却后的热空气上升气流，得以被直接吸引回天花板内，减少冷热空气混风现象，有效将热空气导回电脑机房内空调设备CRAC内冷却再循环，其特色是较能掌控热空气气流，回风效率较自然回风的模式为高。

然综观前述冷却模式，纵然较「高架地板出风＋自然回风」、「天花板下出风＋自然回风」等型态为佳，然在设计时若未能通盘考量机柜型式、摆设方式、空调设备出口的型式、出风口布置方式等参数，未必能使出风口与房间的空气进行有效混合，如此一来，仍可能造成风压降、温度梯度、风量不足、冷热混风、短循环等不利现象，且不排除有机柜将自己或邻近的热气吸入之虞，徒增耗电之余，亦使IT设备无法获得预期的冷却效果。

在此前提下，开始有业者朝向其他的产品设计型式发展，推出了有别于传统下送风空调的创新设备。首先是背板式(Rear Door heat Exchanger；RDHx)机柜冷却系统，其是在每一机柜后板装设一台水冷式热交换器，标榜不使用风扇故可大幅减少所需之能源冷却量，而其冷源由个别冷却分配器(CDU)经区域冰水系统输送供应冰水而来。

至于另一种更受瞩目的新型态冷却模式，即是业界所称的机柜式空调、或列间空调。其主要是为了应付未来用电密度高的机柜冷却而设计，标榜可就近制冷，缩短冷空气流动路径，据以让电脑机房内不再需要多余的空调供应，另标榜水平式送风，使冷空气能平均输送至服务器，可借此改善传统上吹或下吹式空调造成的冷热不均状况，譬如同一机柜上热下冷，或同一排机柜前冷后热的不良景象。

更特别的是，机柜式空调系统亦可伴随IT设备负载的高低变化，动态调整其风扇转速，减少离峰期间的电力损耗，辅以三通控制阀组设计，使冷却系统可进行变流量控制，以协助企业大幅节省机房空调运行成本。

此外，姑且不论是否改采背板式机柜冷却系统、抑或机柜式空调系统，纵使是看似传统的机型，现今市场上也有若干新品，因为注入了许多攸关智能节能的创新元素，同样有助于企业降低机房空调相关之能耗。譬如复合式热泵系统，系为一种可吸收大自然热能并加以利用、从而产生热水的高效能冷媒系统产品，同时提供冰水或冷空气再回收利用。

在合理规划运作下，加热性能系数COP(Coefficient of Performance；COP)都可高于3、甚至可大于5，其能取代传统电力、瓦斯、柴油热水锅炉加热系统，为用户节省可观的能源及运转费用，幅度高达50%以上。

值得一提的是高能效IPLV并联多联式冰水机冷媒系统。此类机种较业界惯用的高效率满液式冰水机，体积更小、也具备更高效率，同时使用涡卷式压缩机，亦比传统螺旋式压缩机的保养成本更为低廉、运转效率也更高，既能节省电力亦有助于降低日后维运支出，可谓甚具卖点。