如今，使用自然冷卻系統(tǒng)已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心設施所有者的常見做法，特別是在新的關鍵任務設施建設中。直接或間接使用外部空氣來冷卻ICT設備在技術邏輯上和財務收益上都是令人認可的。

但是自然空氣冷卻真的免費嗎？不總是。采用自然冷卻系統(tǒng)對機械設備的運行和維護增加了相當大的復雜性。如果這種復雜性不能被很好地管理和運營，自然冷卻將增加能源成本，并增加操作風險。

　　Facebook公司在普賴恩維爾的數(shù)據(jù)中心

天氣是主要因素

對于采用自然冷卻的數(shù)據(jù)中心，天氣是最明顯的變數(shù)。在炎熱的天氣下，自然冷卻能力顯著下降，需要進行設計，或者可以提高室內(nèi)溫度，或將自然冷卻與常規(guī)機械冷卻相結合，以確保室內(nèi)溫度保持在設備運行可接受的范圍內(nèi)。

多種操作模式是另一個復雜因素。例如，F(xiàn)acebook公司在普賴恩維爾的數(shù)據(jù)中心的自然冷卻系統(tǒng)采用八個不同的操作條件來優(yōu)化直接外部空氣的使用，以及在不同天氣條件下的直接蒸發(fā)冷卻。使用通過壓縮的外部空氣的自然冷卻系統(tǒng)具有至少三個不同的操作條件。

其維護工作也變得更加復雜。自然冷卻增加了與室外空氣直接接觸的移動機械部件（例如空氣阻尼器和執(zhí)行器）的數(shù)量。此外，室外空氣具有一定的腐蝕性，可能會導致阻尼器和執(zhí)行器卡住，不能提供冷卻，或者導致系統(tǒng)從室外帶來的熱風。帶有蒸發(fā)冷卻功能的自然冷卻系統(tǒng)增加了冷卻水的維護工作，并需要進行化學處理和定期沖洗。

高故障率

數(shù)據(jù)中心自然冷卻系統(tǒng)的高故障率在能源效率和建筑技術文獻中有據(jù)可查。由Kristen Heinemeier撰寫的題為“自然制冷”是一篇特別好的實用文章，并在2014年ACEEE建筑節(jié)能夏季研究報告上發(fā)表。智能能耗管理系統(tǒng)廠商Vigilent公司總裁兼創(chuàng)始人Cliff Federspiel表示，其在美國和歐洲的自然冷卻系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗與Heinemeier的文章描述的完全一致。具體來說，他在任務關鍵設施中看到的故障率甚至高于Heinemeier的文章中所提到的商業(yè)建筑。

Heinemeier研究表明，空氣側節(jié)能器（直接自然冷卻）故障和影響具有普遍性。她發(fā)現(xiàn)盡管空氣節(jié)能器是一種優(yōu)秀的節(jié)能技術，但在實踐中表現(xiàn)不佳。在加利福尼亞的一次會議上，她指出，數(shù)據(jù)中心設施的節(jié)能器的功能是殘缺不全的，外部空氣阻尼器在30-40％的時間內(nèi)關閉。她說：“這種失敗意味著節(jié)能器不提供任何節(jié)能，而且建筑物可能不會引入任何外部空氣。其他研究發(fā)現(xiàn)，技術人員在加利福尼亞數(shù)據(jù)中心的大多數(shù)RTU設定的高限設定點都是不正確的，導致自然冷卻的使用時間只有幾個小時。”

Cliff Federspiel最近參觀了位于美國兩個聯(lián)邦州的由不同的跨國公司建設的五個數(shù)據(jù)中心，這些數(shù)據(jù)中心使用三個不同制造商的提供的冷卻設備。

在這次參觀中，Cliff觀察到的幾十個自然冷卻單元中，幾乎都有容量和功能有限的問題，或者根本沒有工作。其問題包括控制器配置，傳感器故障，安裝故障，以及機械故障。

以下是一些例子：

·例如在室外空氣很冷的一個場所，但是其外部的空氣阻尼器是完全關閉的，并且該設備是循環(huán)的室內(nèi)空氣。溫度保持在可接受的范圍內(nèi)，然而，其直接膨脹(DX)壓縮機沒有必要運行，并且其費用很高。運營商知道自然冷卻應該運行，但不知道為什么不運行。自從安裝了大約一年前的自然冷卻裝置以來，該設施一直在運行。檢查之后表明，控制器配置不正確，配置錯誤的控制邏輯阻止了自然冷卻操作。

·在另一個場合，Cliff觀察到控制系統(tǒng)正在工作，似乎正在引入外部空氣。然而，其排放空氣并不像預期那么冷。檢查顯示，外部空氣阻尼器和回風阻尼器關閉。外部空氣阻尼器上的阻尼器執(zhí)行器夾具已經(jīng)掉下或被拆除，使得阻尼器卡在完全關閉位置。通過分析來自冷卻優(yōu)化傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)確定了這個問題。

值得注意的是，盡管在每種情況下，自然冷卻系統(tǒng)都有問題，但它們都是可以解決的問題，通常很少或根本沒有投資。更重要的是，數(shù)據(jù)中心運營商并不總是認識到自然冷卻受到影響，也不能解決這個問題。除了這種缺乏可見性的額外能源成本和潛在的熱風險之外，這些設施正在花費大量資金來追求解決方案，實際上可以采用現(xiàn)有設備實現(xiàn)所期望的運營。

監(jiān)控冷卻系統(tǒng)

因為自然冷卻系統(tǒng)在按照預期工作時是高效的，所以最佳實踐表明，要實現(xiàn)安全運行和自然冷卻的全部好處，需要通過監(jiān)控系統(tǒng)進行風險減輕和可視化。在加利福尼亞州，需要用于自然冷卻系統(tǒng)的診斷。動態(tài)監(jiān)測，分析和診斷結合視覺檢查將揭示問題，并有助于確保在復雜的冷卻基礎設施中持續(xù)和正確地運行自然冷卻。在無人關鍵任務設施運行中，使用遠程監(jiān)控和分析結合智能報警是確保可靠運行自然冷卻的唯一方法。

隨著自然冷卻成為冷卻任務關鍵設施的標準手段，考慮其增加的風險和復雜性至關重要。數(shù)據(jù)驅動的冷卻操作監(jiān)控與智能分析和控制層相結合，是確保用戶的熱環(huán)境以最有效的方式持續(xù)運行的最佳實踐方式。這種監(jiān)督也確保企業(yè)繼續(xù)優(yōu)化其資本投資，即使隨著時間的推移，這些條件，天氣和物理方面也會發(fā)生變化。