前言
中国将提高国家自主贡献力度，采取更有力的*策和措施，二氧化碳排放力争在年前达到碳峰值，年前实现碳中和。数据中心是各类通信信息的基础设施载体，近年来随着5G、云计算、工业互联网及数字经济等迅猛发展，数据需求呈现几何级增长，数据中心的数量也快速增长。
1?数据中心节能创新技术
1.1空调冷源系统
空调冷源系统主要是制造冷量，是空调系统中最重要的部分，也是能耗最大的部分。数据中心空调系统冷源按与末端换热载冷介质不同，这里将其分为冷水系统（载冷介质为水）、制冷剂系统（载冷介质为制冷剂）和风系统（载冷介质为风）。
1.1.1单一冷源系统
（1）冷水系统：冷水系统制冷量大、性能稳定、制冷效率高，在大中型数据中心中有着广泛的应用。根据冷水系统散热和制取冷水的方式不同，冷水系统的性能有所差异，目前不同气候环境下冷冻水系统的实际PUE一般在1.-1.5之间。水冷相比风冷具有更大的制冷量和更好的制冷效率，但管路更复杂，灵活性不足，投资也更大。
而风冷以水作为载冷剂，兼顾了制冷性能，又采用风冷散热，兼顾了灵活性。两种制冷方式在制冷性能、灵活性以及投资等不同方面的差异性，可为不同数据中心冷源系统选择提供指导意见。
（2）制冷剂系统：制冷剂系统一般散热方式为风冷，其具有系统简单、灵活性高、对承重要求低以及可分批建设等优点。目前能效较高的主要有氟泵空调和热管空调，以及相关衍生型。氟泵空调通过在过度季节使用氟泵代替压缩机运行，达到节能目的。
热管空调叠加热管与压缩系统，过度季节时采用重力热管进行散热，不使用压缩机，更为节能。但热管系统与末端须有一定高差，以维持重力热管运行。氟泵空调和热管空调由于高温季节采用压缩机制冷能效较低，所以一般更适合用于北方或气温较低区域，年均PUE可以达到1.25-1.4之间。
此外基于氟泵空调和热管空调系统有许多的衍生系统，如冰川冷空调、变频氟泵空调、气动热管加氟泵空调等，都是基于氟泵和热管空调进行的衍生产品。
（）风系统：风系统冷源直接采用冷风来进行散热。间接蒸发冷全空气系统（AHU）预先将新风处理到需要的温度和湿度然后再送入室内，进行机房的温湿度控制。新风自然冷在过度季节，通过对室外新风进行过滤、喷淋等预处理，然后送入室内，由于不采用压缩机，所以也更加节能。
另外也有部分机房在过度季节采用新风直接引入机房的方式，只对新风进行简单的过滤处理，但由于不对新风进行温湿度进行处理，所以直接新风下的机房温湿度较难控制。风系统降低了压缩机的运行时长，具有非常低的PUE，但由于载冷介质为风，所以制冷量一般较低。
另外新风自然冷和直接引入新风由于不能有效控制进入机房内的温湿度，所以不单独作为冷源使用，一般作为节能方案，用于提升机房能效。AHU由于使用了间接蒸发冷却，对使用环境有一定要求，其在干旱的西北地区其PUE可达1.15-1.25。
1.1.2复合冷源系统
复合冷源系统是采用两种及以上的冷源技术，其整合了多种单一冷源的优点，在满足多样化需求同时，安全性也更好。
(1）“水冷冷冻水+模块热管多联”叠加水冷冷冻水以及模块热管多联主统。水冷冷冻水采用“冷却塔+板换”的自然冷源应用方式，降低压缩机运行时间，但众多水泵依然具有非常大的能耗。
热管系统以重力热管方式利用自然冷源，过渡季节拥有非常大的能效。两种复合系统叠加，既克服了水冷冷冻水系统PUE较高问题，也解决了模块热管多联夏季单独使用能效低、制冷量小。经过计算此系统年均综合PUE可达1.2-1.25。
(2）“水冷冷冻水+全新风AHU系统”复合系统，通过水冷冷冻水弥补风系统制冷量低，风系统节能性也弥补了水冷冷冻水能效不高。在复合系统运行过程中，由冷冻水系统提供主要冷源，新风AHU提供部分冷源。经计算“水冷冷冻水+全新风AHU系统”的年均综合PUE在1.25-1.之间。
1.2末端空调系统及气流组织
目前数据中心最常用的末端空调主要有房级精密空调、列间空调以及背板空调等几种，以上几种末端空调，随着末端空调的送风距离服务器越来越近，其冷量浪费越少，空调的能效也越高。
房级空调广泛用于机房和电力电池室等辅助用房，COP一般在10-20之间。可采用风帽送风、风管送风、地板下送风、封闭通道地板下送风等形式，其送风距离服务器越近，冷量损失越少，能效越高。一般用于单机柜功率不超过6kW的机房。
列间空调布置在机柜位置，距离服务器较近，冷量损失小，能效较高，一般COP20-0左右。列间空调一般适合单机柜功率在4-15kW使用，大于15kW时，需要更多的列间空调，占用更多机柜，造价也更高。列间空调一般采用封闭通道送风方式。
背板空调布置在机柜表面，是除液冷之外距离服务器最近的末端空调，主要能耗是风扇能耗，其COP一般可达0-40左右，主要适用于6-15kW左右的机柜。但由于与机柜为一对一的形式，不具备备份，对机房运维有一定影响，且整体造价较高。液冷通过液体带走服务器表面热量，散热能力更强，也更加节能。
液冷技术中冷板式液冷中的液体不直接接触服务器，PUE在1.15左右，冷却液可以采用去离子水，成本在三种液冷技术当中最低。浸没式液冷PUE可达1.1，其冷却液与服务器完全接触，散热情况最好，但需要较多的冷却液，对机房承重要求较高，造价在三种液冷技术中最高。
喷淋式液冷通过喷淋下来的冷却液与服务器接触，帮助服务器散热，冷却液用量减少，其PUE和成本都在冷板式液冷和浸没式液冷之间，一般PUE在1.11-1.14左右。
液冷可使用冷却塔直接供冷，不需要产生低温冷冻水，大幅降低冷源能耗，所以液冷技术是目前为止最节能的技术。在双碳和东数西算背景下，液冷技术也有了更多的应用，成本也在逐渐降低，所以液冷技术也将会是未来一段时间内较火热的研究方向。
1.空调AI智能控制系统
空调系统设计阶段冷量会有冗余，在上架率不能达到预期，空调满负荷运行会浪费很多的冷量，空调能耗会较高。空调AI智能控制技术，通过采集机房内部的温湿度、设备运行状态等参数，通过内部算法对数据进行分析和建模后形成合理的控制逻辑，调节空调运行状态，使得空调系统可以根据机房内部情况始终维持较优的运行状态。
1.4其他节能创新技术
（1）模拟技术。通过CFD软件可以模拟数据中心的气流组织，对优化气流组织提供指导意见。采用BIM技术可以使数据中心的气流组织和管道具有可视化，优化管路，降低输配系统能耗，提高数据中心能效。
（2）合理温度。数据中心采用冷冻水系统，提升冷冻水温度可以提高冷水机组能效，延长自然冷源利用时长。但过度提高冷冻水温度会使得末端空调的制冷量下降，对机房散热不利，所以合理采用中温供回水温度，可以较大的提高冷水机组能效。