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随着科学技术的不断发展，在工业、商业、信息交流、社会活动等领域对网络的依赖程度越来越高。一直在增长。人们对数据计算速度和存储容量的需求急剧增加，数据中心的规模不断扩大。数据中心的能耗特点是高能量密度(未来将达到8-15 kW/ m2)、高增长率和高空调用电比例(2016年中国数据机房空调系统的比例将达到40%)从2010年到2012年，全球数据中心的功耗增加了29%。2012年，数据中心的能耗约为7203亿千瓦时，占全球总能耗的1.4%。2012年，中国数据中心的年耗电量为665亿千瓦时，三年内耗电量增加了37%。
是人们关注的焦点，以降低数据机房的功耗，延长自然冷却时间，充分利用自然冷源。现有机房的冷源系统形式为新风直接冷却、直接蒸发冷却+新风直接冷却、间接蒸发冷却+新风直接冷却、风冷冷水系统+精密空调和水冷冷水系统+精密空调引入室外新鲜空气可能会引入颗粒物和有害气体，这对数据室是不利的。如果没有蒸发冷却系统，仅引入室外空气的自然冷却时间非常短。风冷冷水系统的干燥系统复杂，投资高，面临着直接冷却新鲜空气等自然冷却时间短的问题。水冷冷水系统中冷却塔的冻结是冬季的一个严重问题。目前，大型数据中心主要建在北方，充分利用自然冷源，大多采用水冷系统。其面临的核心问题是冷却塔冬季结冰和水冷系统传热性能的改善。
寒冷和严寒的北方地区冬季温度低于0℃，而数据中心需要全年冷却，喷淋塔需要全年开放，从而导致结冰问题。结冰会影响冷却塔的冷却效果，损坏冷却塔的承重结构、填料等部件，影响冷却塔的使用寿命。目前，
(1)采用了其他设备代替冷却塔，如干式冷却器或闭式冷却塔。然而，对于干式冷却器，由干球温度确定的自然冷却时间比湿球温度短，热交换面积大且投资高，并且系统切换复杂且不能应对温度的昼夜变化。封闭式冷却塔的性能低于常规冷却塔，如果冬季控制不当，仍然会结冰。封闭式冷却塔存在冬季干式冷却器的问题。
(2)给冷却塔增加了额外的热源，如电热带、防冻融冰管和进气口处的热水帘。然而，电加热系统功耗高，安全性低，不能治愈防冻。
(3)改变冷却塔结构，安装挡风板或改变布水方式。
(4)改变冷却塔的运行模式，如定期反转风机上述措施都不能从根本上解决入口空气温度低造成的结冰问题。因此，有必要从提高进风温度的角度来寻找解决冷却塔结冰的方法，进而降低系统的功耗。中国西北地区气候干燥对于干燥地区的数据机房，间接蒸发冷却塔可以从根本上解决上述防冻问题。同时，间接蒸发冷却塔可以利用较低温度的自然冷源，延长自然冷却时间，将出水温度降低到湿球温度以下，实现节能。对于全年供冷，由于夏季室外温度和湿度较高，为了保证冷源出水温度的稳定，间接蒸发冷却塔可与水冷式电冰箱结合形成新的系统。该系统应用于我国西北地区的数据机房，可以在很大程度上发挥其优势。如果对末端进行优化，使得系统所需的冷冻水供应温度能够提高，自然冷却时间能够进一步延长，并且冷源系统的能量效率能够大大提高。目前对机房的新要求是机柜的冷通道或进风区域的温度为18-27℃，因此二次水的供回水温度可达到21/27℃，为进一步节能创造条件。一、间接蒸发冷却与电冰箱相结合的新系统运行方式和原理
1.1新系统原理和切换方法
将间接蒸发冷却塔与常规水冷式冷水机组相结合，形成一个全新的机房空调冷源系统
。如图1所示，间接蒸发冷却塔制得的冷水首先进入板式换热器，其一侧为间接蒸发冷却塔制得的冷水，另一侧为机房冷水回水在板式换热器机房的冷水回流侧设置阀门1和2，实现不同工况的切换。参见参考资料，了解系统设计和工况切换方法。间接蒸发冷却塔的两个过程分别称为串联循环和并联循环。图2显示了它们在夏季的循环示意图
。间接蒸发冷却塔作为冷水机组的冷却塔此时，阀门1关闭，阀门2打开，机房的回水仅通过冷水机的蒸发器冷却，间接蒸发冷却塔制得的冷却水带走冷凝器的热量在这种工作条件下，冷却水通过板式热交换器，但温度不变，然后进入制冷机组的冷凝器，以提高温度。在
冬季条件下，制冷机组关闭，间接蒸发冷却塔单独作为冷源。此时，阀1打开，阀2关闭。在不同的室外天气条件下，为了达到稳定的供水温度，机组会根据室外天气情况调整排风量。对于平行环流，冬季和夏季之间的分界线在等湿球温度线和等露点线之间(见图8)。可以根据湿球温度和露点温度的平均值调节排气量，实现方便控制。当供回水温度为10℃/16℃时，代表排气风量的空气-水质量比(空气-水比)的调整如图3所示，冷却水系统尚未调整。在
过渡季节，室外露点温度和湿球温度介于冬季和夏季之间，间接蒸发冷却塔制取的冷水温度也介于一次水的设计供回水温度之间。此时，间接蒸发冷却塔和机械制冷机组可以联合运行，准备机房所需的冷水供应。此时，阀1打开，阀2关闭
可以从上述工况的运行模式中看出。新系统只能通过比较间接蒸发冷却塔出水温度与机房所需的供回水温度之间的关系来确定运行模式。对于不同的运行模式，整个冷却水系统没有开关，只有机房冷水侧的阀门1和阀门2被切换，制冷机组启动或停止。从运行调节方面来看，该系统不存在因人工调节工况不当而导致水管冻结的情况，保证了冷却水管在冬季不会冻结。同时，间接蒸发冷却塔原则上可以使冬季低温进风得到加热，防止冻结。系统安全防冻剂
此外，在冬季条件下，只需变频调节间接蒸发冷却塔的排风量来稳定出水温度，控制逻辑简单
1.2冬季防冻原理
图4显示了焓湿图中间接蒸发冷却塔系列循环的冬季运行条件在此工况下，取兰州冬季最冷的室外气象参数，室外干球温度为-16.9℃，冬季一次回水温度为16℃，出口温度为10℃，空气和水的温度沿程变化见焓湿图。这种工况下的气水比是0.46不同季节计算的数学模型见参考文献。
从图4可以看出，在空气和水直接接触间接蒸发冷却塔内部的整个蒸发冷却过程中，空气的干球温度高于11℃，湿球温度高于3℃，水温高于10℃，没有低于0℃的地方，整个喷淋过程没有结冰的危险冬季间接蒸发冷却塔制取冷水的核心是间接蒸发冷却塔的表冷器利用机房回水加热室外空气，使空气与水直接接触的蒸发冷却过程在高温环境中完成。冯笑笑
1年3月夏季出水低于湿球温度的原则当
间接蒸发冷却塔夏季运行时，机组入口空气通过表面冷却器由机房冷却水回水(串联循环)或与机房冷却水温度相同的自制冷水(并联循环)冷却。降低出口水温的核心是降低喷淋塔入口空气的湿球温度，这也是降低入口参数失配度的过程图7示出了沿着具有平行循环的间接蒸发冷却塔的路径的温度和湿度分布。对于间接蒸发冷却塔，入口空气被等湿度冷却，这使得入口空气湿球温度下降，从而使得冷水出口温度下降在极端情况下，间接蒸发冷却塔的出口温度可以无限接近露点温度，而常规冷却塔的出口极限温度只能达到室外湿球温度干燥地区的室外露点温度可比室外湿球温度低4-10℃，因此，采用间接蒸发冷却塔可使冷水出口温度比常规冷却塔降低2.5-4℃采用间接蒸发冷却塔作为机械制冷机组的冷却塔，可以降低冷凝器的冷凝温度，使机械制冷机组的COP提高到1.2-1.6倍，降低机组的功耗
在某些地区，当缺水时，从冷凝器排出的冷却水不经过喷淋塔，而只经过表面冷却器，冷却器冷凝器的冷却水由室外空气冷却。
当室外干球温度为32.7℃，湿球温度为21.5℃，夏季大气压力为84.82千帕时(兰州气象数据
2，典型案例分析
对于位于兰州的14.4兆瓦制冷量数据室，要求冷源系统全年为该室提供冷冻水根据机房对供水温度的最新要求，取一次供水温度的温度范围为10-20℃，每2.5℃计算一组工况采用兰州的气象参数对比方案为
(1)方案1，是串联间接蒸发冷却塔与冷水机组相结合的新系统。
(2)中的方案2，一种并联间接蒸发冷却塔与水冷式冷水机组相结合的新系统；
(3)方案三，空气冷却器；方案4共
(4)，一种普通冷却塔与电冰箱相结合的系统
所有间接蒸发冷却表面冷却器为6排，NTU=2.65当提供10/16℃冷水时，各方案全年
年的气象参数及冬夏季分界点见图8低温冷却水和高温冷却水的自然冷却时间、年用水量和耗电量见表1和表2。图9显示了干燥空气能量的年分布当干燥空气能量大于或等于1 kJ/kg时，间接蒸发冷却适用于夏季。A.
四种方案在不同供回水温度下的模拟结果如图10-12所示:
表1显示了不同方案在不同供回水温度下自然冷却条件和非自然冷却条件的切换情况
图13以15/21℃一次水冷却水的供回水为例，比较四种方案全年的小时耗电量
在每个供水和回水温度下分别比较四种方案。可见，采用间接蒸发冷却塔的系统可以延长自然冷却时间，大大降低年耗电量。其中，方案一在串联间接蒸发冷却循环中具有最好的防冻性能。
比较了四种方案在不同供水和回水温度下的自然冷却时间和功耗，可以看出提高机房供水温度可以大大降低功耗。每当机房供水温度升高1℃，蒸发式冷水机组的运行时间将根据自然冷却情况增加17-19天。高温供水可以使间接蒸发冷却塔几乎全年自然冷却对于风冷冷水机组，自然冷却时间随供回水温度变化约为8-9天/℃，是水冷冷水机组的一半。这说明提高机房的供回水温度对水冷系统更有利。这也反映了在该温度区间内干球温度和湿球温度随时间的变化率的差异。3.总结
综上所述，间接蒸发冷却塔与水冷器相结合的新型冷源系统可以实现:
(1)降低夏季冷却水出口温度，提高COP冷却器；
(2)冬季原则上完全避免冷却塔结冰；
(3)工况切换避免了水管冻结，有利于安全运行；
(4)在极端缺水条件下仍能正常运行，性能相当于风冷机；
(5)可模块化放置在屋顶上，节省房间面积；同时增加冷源的可靠性；可以分阶段投资；
(6)运行调控简单，只有风机变频保证出水温度稳定
当机房设计供水温度升高时，系统功耗明显降低，节能潜力很大。与传统的水冷方式相比，
风冷制冷系统的功耗明显增加，大型数据中心冷源系统的设计应尽量避免风冷制冷系统的设计。
