免费冷却（FreeColling）技术指全部或部分使用自然界的免费冷源进行制冷从而减少压缩机或冷冻机消耗的能量。常见的免费能源有：
　　
　　 中北部地区的冬季甚至春秋季，室外空气中储存大量冷量
　　
　　 部分海域、河流、地下水水温较低，储存大量冷量
　　
　　 部分地区的自来水中也储存了大量冷量
　　
　　 压缩燃气在汽化过程中产生大量冷量
　　
　　目前常用的免费冷源主要是冬季或春秋季的室外空气。因此，如果可能的话，数据中心的选址应该在天气比较寒冷或低温时间比较长的地区。在中国，北方地区都是非常适合采用免费制冷技术。
　　
　　数据中心在环境温度较低的季节，将室外空气经过过滤后直接送入机房作为冷源，也能节省大量能源，称为风冷自然冷却。这种自然冷却方式原理比较简单，成本也比较低，但存在以下不足之处：
　　
　　 要保证空气的洁净度不是一件容易的事。虽然可以通过高质量的过滤网保证空气的洁净度，但由于风量特别大，需要经常清洗更换，同时巨大的阻力也要消耗相当的能源。
　　
　　 湿度不好控制。加湿和除湿都是相当的消耗能源。如果采用简单的工业加湿设备，需要对加湿的水源进行高度净化（成本比较高），简单的软化水不能满足要求（对设备有害，长时间会在设备内部形成一层白色物质）。
　　
　　 温度过低，容易结露并除湿。因此需要进行细致严格的保温处理。
　　
　　 对于大型数据中心，由于距离远，风量特别大，这样就需要很大的风道，风机的电能消耗也非常的大。实际的设计和安装也是很困难的事。
　　
　　 不可能实现全年自然冷却，夏季的制冷方式还需要安装单独的空调设备。
　　
　　因此，在大型数据中心中对自然环境要求较高，因此不推荐使用风冷自然冷却方式。
　　
　　采用水冷空调系统，当室外环境温度较低时，可以关闭制冷机组，采用板式换热器进行换热，称为水冷自然冷却。这样减少了开启冷机的时间，减少大量能源消耗。湿球温度在4℃以下时可以满足完全自然冷却，在湿球温度4到10℃之间可是实现部分自然冷却。在北京，一年内平均有5个月左右可以实现完全自然冷却，有2个月左右可以实现部分自然冷却。节能效果将是非常明显的。
　　
　　上述介绍的水冷自然冷却由于只需要增加一台不需要动力的板式换热器，投资和占地都比较少，是我们推荐的大型数据中心最佳免费制冷节能方案，系统的原理图如下。

　　上述带自然冷却水冷空调系统中具有以下三种工作方式：
　　
　　 夏天完全靠冷冻机制冷，通过阀门控制使得板式换热器不工作。
　　
　　 冬天完全自然冷却，冷冻机关闭，通过阀门控制冷冻水和冷却水只通过板式换热器。
　　
　　 春秋季节部分自然冷却。这时冷却水和冷冻水要首先经过板式换热器，然后再经过冷冻机组，阻力要大一些，水泵的扬程在设计时相应要大一些。
　　
　　由于天气在不断的变化，上述三种工作方式也将不断进行转化。为了减轻运维人员的工作和精确控制，所有阀门建议采用电动阀，在空调系统管道若干位置加装可以自动采集数据的温度计、流量计和压力表等，通过一套自动化控制系统全年按最佳参数自动运行。
　　
　　对于大型数据中心，由于制冷量特别的大，同时考虑到降低N+1备机的成本，一般采用2+1、3+1或4+1系统，为了便于检修和提高整个系统的可靠性，推荐蒸发式冷却塔、水泵、板式换热器和冷冻机组一对一配置。

    本文作者：鹏博士数据中心事业部 王克宁 李安平
　　
　　责任编辑：kelly

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