在不久前的AFCOM大会和Data Center Decisions会议上，很多专家都探讨了数据中心容量（capacity）限制的问题以及它对新设备的影响。处理器能力、电源功率、冷却场所空间等任何容量限制因素都会导致新的设备需求。如果能更充分地利用现有设备的容量，可能你就不用投入新的设备了。

　　在会议上，IT专家们探讨了如何更好地利用服务器和房地产，也有一些业内人士谈及了占地空间方面的策略，但没有任何人涉及到数据中心的另一关键资源：冷冻水循环装置（CHW）。有意思的是，尽管根据经验大多数冷却装置经常处于未充分利用状态，冷却容量限制却往往成为新建数据中心的原因。因此，冷却容量也是数据中心的一个关键考虑因素。即使暂时不会受到容量限制，提高水冷却装置效率也可以降低运营成本。

　　CHW冷却基本原则

　　冷却生产量与两个量成比例：通过冷却器的水的流速和水流进出冷却器前后的温差。用数学表达式表述为Tons = （Q * △T）/ 24，其中Q（单位为GPM）为每分钟通过冷却器的水量（加仑），△T单位为华氏度。

　　要确定CHW的冷却容量是否充足，只需对比一下“安装容量”和“实际最大容量”即可。安装容量是指冷却器的总额定吨位数，实际最大容量可以根据Q*△T关系计算得出。

　　总之，如果安装容量远远小于计算得出的实际最大容量，则需要考虑更新如下的CHW，如果安装容量足够，也可以考虑一下降低耗电量。

效率低下的CHW装置

　　△T是评估冷却装置容量和性能的关键参数。尤其是较低的△T，几乎每个CHW系统都会存在。如果水流返回到冷却器时没有吸收足够的热量，就会导致△T比较低。由于水流离开冷却器时的温度是恒定的，所以实际△T会比设计的△T要小一些。

　　热能方程式（Q×△T）可以告诉我们为什么低△T会对CHW容量和效率产生不良影响。

• 一个冷却器的冷却产出是和Q×△T成比例的，所以产出的而定吨数要视设计的△T与设计的水流量（Q）而定，或者增加水流量来抵消低△T。但是，由于在通常的循环装置中CHW的水流量是不变的，所以实际最大容量与△T成正比。因此，我们就不得不启用备用冷却器来帮助现有冷却器来满足冷却需求。如果没有多余的备用冷却器，现有装置就已经达到了它的实际最大容量了，尽管它还有一定的容量是可用的。冷却容量实际上已经丢失了。考虑到普通冷却装置的安装成本，每吨冷却大概要花费1000美元，太昂贵了。
• 无论什么时候，只要安装的冷却器（以及水泵和冷却塔）数量比必需数量多，低△T都会增加每吨冷却的耗电量。这种情况对耗电成本的影响尤为重要，因为在高负荷期间经常会运行过多的设备。
• 系统的△T过低还会导致同样的冷却需要更多的水流量。Q×△T关系告诉我们，如果实际的△T是设计的△T的一半，那么就需要两倍的水量。由于泵能是和水的立方数成比例的，那么两倍的水就需要八倍的泵能。下面是你可以采取的一些减少电能浪费的措施。图2是采取这些措施之后的样子。

　　恢复丢失的容量，降低耗电量

• 有的人在冷却容量不足时花钱增加了新的设备，而实际上他们可以解决△T过低的问题，从而恢复丢失的容量。他们并不知道，导致容量限制的两个根本原因是可以轻松解决的：
• 传统的水循环装置设计需要保持恒定的冷却水流，因此CHW的产出也是恒定的。所有多余的冷却水都会流通到分离器（decoupler）路线，然后与从机房空调（CRAC）路线返回的热水混合。这次混合会降低返回水的温度，从而降低△T。
• CRAC和AHU（空气处理机组）控制阀会确保有足够的水流量流经线圈（coil），而不是确保合适的水流量。只有控制阀可以控制水流量与热量的合适比例，才能够让热交换变得高效。渗漏线圈控制阀（leaking coil control valves）让多余的冷水通过，进一步降低了系统的△T。

　　因此，要增加最大可用冷却容量和降低耗电量，可以从减少CHW直通道开始，CHW直通道降低了系统的△T。如下三个步骤至关重要：

　　替换渗漏线圈控制阀

　　首先从最大的CRAC开始，检查进出水流的温度，并与规范水温相比较。如果通过线圈的△T比规范△T高两度，那么水流量就太多了，应该替换控制阀。不要使用低质量或错误类型的控制阀，要使用高质量、高变化幅度、防气泡的阀门，你会发现△T比设计的△T还高。高性能的回转阀会在规范和价格之间进行绝佳的平衡。

　　消除分离器水流

　　由于在多数系统设计中CHW水流都会流经分离器，所以解决这个问题就需要将基本的循环模型修改为VP装置。如今，VP是人们比较倾向的一种方法，因为它降低了初始成本（本系列第三部分的话题）。不过，在翻新P/S系统时VP比较受欢迎的关键是它的高效性和对容量的影响。幸好，多数现有系统转换为VP模型只需要几步机械修改即可，其中包括：

• 在分离器线路中安装调节阀（modulating valve）
• 在冷却器中安装隔离阀（isolation valve）
• 在冷却器蒸发器上安装DP传送器（transmitter）

　　采取合适的控制策略

　　消除直通水流和安装调节阀后，首要水泵（primary pump）和第二水泵（secondary pump）就是串联的了。在这个更改后的循环线路中，可变速第二水泵（variable speed secondary pump）将单独负责整个循环线路，而首要水泵不再使用。这个更改非常重要，它显然需要一个新的操作控制次序。同时，它也为新的控制策略打开了一扇大门。在新控制策略中，控制算法会持续自动地进行实时调整，从而有效地生产冷却水。通常，合适的算法包括：

• 冷却器设定次序优化冷却器的staging或de-staging
• 第二水泵控制通过速度调整减少水泵的总耗能
• 冷凝器水平衡降低塔风扇耗能和chiller lift
• 节约装置优化，最大限度地利用免费冷却操作

△T更高的CHW

　　总结

　　由于内在的设计限制、设备规格和实际操作维护条件等因素，冷却装置通常会未充分利用和效率低下。大多数数据中心业主在降低耗能成本或建设成本时都忽视了改善冷却装置操作的需要。要想最大限度地利用现有的CHW装置，就要寻找造成低△T的原因，解决它们，采用合适的控制技术。然后，自然会看到冷却容量提高，耗能降低。