随着气候变化的加剧，碳中和已成为全球共识，节能降碳成为社会所有行业的共同使命。经济发展、社会需求和技术变革推动我国数据中心飞速发展，受规模提升的影响，全国数据中心耗电量增长率连续多年超过 12%，远高于其他用能行业，数据中心的节能降耗工作显得尤为必要。 在国家部委的政策引领下，在领头企业的探索中，中国数据中心正在逐渐向规模化、低能耗、绿色可持续发展的方向迈进，数据中心节能工作亦不断取得新突破，这里对节能技术进行罗列和介绍，作为绿色数据中心建设和运维的参考。

　　在电压变化过程中，变压器存在空载损耗和负载损耗，其中空载损耗，不管有无负载，它一直存在。使用非晶合金材料制作的铁芯，如图2，可以大幅降低空载损耗，这种材料具有高的磁化率，非常优异的导磁性能，降低了磁阻；另外这种材料电阻阻抗较高，而且非常薄，厚度为常规硅钢片1/10，大大降低交变磁场的涡流损耗，可以比传统的变压器降低70-80%空载损耗，使用非晶合金可带来较好的节能效果，如表3中，一台S15 2000Kva变压器比S9变压器空载损耗要低2.05KW，可以给PLF带来0.0012改善。

　　使用一路市电，一路UPS技术，可以让系统效率达到93.63%, 相比两路UPS供电，供电可靠性有一定的下降，但PLF可以带来了0.024 的改善，如图7所示。

　　电梯电能回馈，就是将电梯刹车的热能转换成电能，也叫回馈制动。在采用变频调速的设备里，这部分电能一般是通过能耗制动电阻转换为热能浪费了。能量回馈装置使用的电力电子变换技术，将电梯在运行过程中所产生的再生电能利用起来，并转换为同步的交流电能回送到电网，起到节电的效果。当电梯处于轻载上行和重载下行时，机械能转化为电能，通过市电跟踪技术，把电能反馈回电网，如图13所示，再生利用，从而有效节省电能。

　　水电站是把位于高处的水体引向低处的水轮机来进行发电，如图14所示，将水能转换成电能。由于水能来自河川等天然径流，而河川天然径流主要是由自然界气、水循环形成，水的循环使水能可以再生循环使用，故水能称为“再生能源”。

　　风力发电是指把风的动能转为电能。风能也是一种清洁无公害的可再生能源，利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视，在运营商的基站里，光伏电池可以和风力发电组成风／光互补系统，如图17所示，因为风力资源和太阳光资源具有较好的互补特性。没有太阳的时候经常有风，没有风的时候常常有太阳，可以提高通信站点供电的可靠性。

　　氢能作为公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。采用普通的电解技术，就可以将光伏、风电等再生能源转换成氢能进行储存，从而供给氢能源汽车和燃料电池使用，氢储能技术，很好的解决了清洁能源的储存问题，可以说氢能源是能源储存的终极方式，目前我国已在氢能领域取得了多方面的进展，有望成为氢能技术和应用领先的国家之一。

　　，如图21所示。图21 水解制氢储存使用过程17、核能核能将原子核裂变释放的核能转换成热能，再转变为电能。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方，核电站工作原理如图22所示。

　　抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，通过这种方式将其他电源(包括火电站、核电站和水电站)的多余电能，抽水至上水库储存起来，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。当电网用电量处于低谷值时，把多余的电能用来抽水，即把下游调节池中的水重新提到上游位置，以备再度发电充分利用水资源。这个过程是电能转化机械能，再转化为水的势能，如图23所示。

　　深井拉铁储能，也叫深井重物储能，是重力储能的一种，就是在深井内，采用提升重物进行能力储存，在需要的时候，利用重物下降释放能量来进行发电。这个深井，可以现场挖掘，也可以寻找废弃的矿井，但是需要一定的深度，一般在500米到几千米的样子，然后挂上几千吨的重物，并垂到井底。

　　压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的多余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，也可以是报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井，当电力系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入轮气机作功发电。

　　储能模式，在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，并将空气高压密封在，如图29所示

　　液流电池放电时，正极活性物质价态降低，负极活性物质价态升高，液流电池释放出它所储存的能力，如图32所示。亿博电竞 亿博官网

　　变频器应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的一种电力控制设备。 通过压缩机变频，在部分负荷情况下，可以提升冷凝器和蒸发器效率，降低冷凝压力，如图39所示，节能率达10%-30%以上，配合EC风机，可以给CLF带来0.2的改善；压缩机变频，无频繁启停，对部件及控制电路无冲击，机房温度波动小。

　　，这时压缩机正常运行，氟泵停止工作，亿博电竞 亿博官网系统类似于一台普通的机房空调，如图40所示；

　　动态双冷源技术在集中冷却水冷却+机房空调系统基础上，叠加自然冷却模块（水盘管），可以进一步降低空调能耗；采用闭塔冷却+集中冷却水+数码涡旋技术+EC风机等技术组合，通过动态调节的方法，可以实现压缩机制冷和自然冷却的平稳过渡，延长自然冷却时间，提升节能效率，经过试验，某数据中心CLF从0.55减低到0.28， 节能明显。双冷源空调使用过程有三种工作模式：压缩机模式如图43所示。

　　离心压缩机靠电机通过增速齿轮带动叶轮高速旋转，叶轮高速旋转产生的离心力提高制冷剂气体的速度，然后通过扩压室，并在其中完成动能与压力能的转化。压缩机的最大压头由压缩机叶轮的最大线速度决定。对于制冷量较大的冷水机组，采用变频技术，可以改善启动性能，防止机组在满负荷启动时扭矩过大并启动节能运行目的，同时也增加机组的适应能力，使机组的负荷能与系统用户的负荷相匹配，避免频繁的开启机组，如图46所示。

　　空调在制冷的同时，需要往室外排出热量，这种热量就是常说的废热，不仅无用，而且会产生热污染；在数据中心，冷凝产生的热量是非常惊人的，如果这些冷凝热能够利用起来去制取热水，就能变废为宝，在免费获得热水的同时，也可以降低空调的能耗。

　　只需要在冷凝器前增加一个热交换器，或者直接选择带热回收功能的机组，进入热回收装置的冷水通过换热器吸收压缩机排出的高温高压制冷剂释放的热量，降冷剂温度的同时变成

　　42、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56。由于室外空气无法直接进入机房，如图57，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。

　　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58，京都转轮在数据机房应用如图59，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60；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。

　　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61所示。

　　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62；要注意的是蒸发过程会影响机房湿度。

　　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64，间接蒸发的核心器件是蒸发模块，如图65，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66。

　　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67所示，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68所示

　　直接把建筑物设计为一个大烟囱。该冷却方式原理，通过服务器产生的热空气形成热压差，推动机房气流循环，利用烟囱效应，实现超低功耗自然通风，如图69。图69 OVH 采用自然通风冷却方式OVH Roubaix设施将立方体形状的建筑物视为空气

　　机架后面的风扇离开IT机房，排放天庭里。数据中心设计了天庭，形成明显的烟囱效应，加快热气的排走，如图70所示。图70 OVH 自然冷却形成的烟囱效应据OVH

　　。自然冷却效果非常棒，完全不使用空调，只使用通风系统以及冷板式液冷，CLF=0.06。48、山洞气流比如鹅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71所示:

　　富士康根据鸡舍和鹅厂气流的特点，把机房建在山体之间，也形成了自己独特的冷却方式，如图72，图73所示

　　就是将液冷冷板固定在服务器的主要发热器件上，依靠流经冷板的液体将热量带走达到散热的目的；冷板液冷解决了服务器里发热量大的器件的散热，其他发热量小的器件还得依靠风冷，所以采用冷板式液冷的服务器也称为气液双通道服务器；冷板的液体不接触被冷却器件，中间采用导热板传热，安全性高，图78所示。

　　就是在机箱顶部储液和开孔，根据发热置和发热量大小不同，让冷却液对发热体进行喷淋，达到设备冷却的目的，图79；喷淋的液体和被冷器件直接接触，冷却效率高；不利的是液体在喷淋过程中遇到高温物体，会有飘逸和蒸发现象，雾滴和气体沿机箱孔洞缝隙散发到机箱外面，造成机房环境清洁度下降或对其他设备造成影响。

　　两相液冷：冷却液在循环散热过程中发生了相变，冷却液带走服务器热量后发生相变气化，气态冷却液被冷凝器冷凝重新变成液态回到液冷槽内；冷却液可以采用3M的电子冷却液FC-72，FC-72的沸点为50℃以上，这种情况下，冷凝盘管中的水温度不需要太低，采用干冷却器就可以满足换热的要求，把热量带走，两相液冷由于电子冷却液发生了相变，所以传热效率很高，不利的是这个相变过程中，电子氟化液蒸发为气态过程中会发生逃逸，所以对容器的密封性有一定的要求；但是又不能太密封，防止冷却系统中断出现爆缸事件，所以需要设置一定的安全设施。

　　单相液冷，冷却液在循环散热过程中始终维持液态，不发生相变。低温冷却液带走服务器热量后，亿博电竞 亿博官网温度升高，升高的冷却液进入到板换重新冷却完成循环；冷却液可以选用沸点高达165℃的3M电子氟化液FC-40，由于服务器工作温度一般不超过50℃，就可以实现单相液冷技术。单相液冷要求冷却液的沸点较高，这样冷却液挥发流失控制相对简单，与IT设备的元器件兼容性比较好，不需要频繁补充冷却液；但相对于两相液冷其效率较低，为了提升效率，一般需要采用冷却塔散热，如图82所示。

　　目前全浸没液冷已经进入应用阶段，图83为全浸没液冷集群。目前浙江的衢化也开始准备电子氟化液的生产，相信不久的将来，电子氟化液价格会大幅度下降，全浸没液冷的春天会真正的来临。