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为了公平地比较不同类型的节能冷却模式，应将一种节能冷却模式类型所需的所有制冷系统组件全部纳入考虑。比如，有时冷水机组里的板式换热器会被误认为是“节能冷却装置”，而实际上它只是让制冷系统在节能冷却模式下运行的一个组件，此外还需要冷却塔、冷凝水泵、冷冻水泵以及计算机房空调处理器（CRAH）。这些组件中的任一一个缺失，节能冷却模式都不能实现，即使在最冷的天气下也不可能。这就是为什么我们一般认为“数据中心节能冷却装置”是一种偏颇的说法，而采用“制冷系统的节能冷却模式”作为更精确的表达。直膨式风冷冷站采用直接新风作为空调的旁通无蒸发辅助 带蒸发辅助采用内置热虹吸管作为冷水机组压缩机的旁通采用热交换器作为冷水机组的旁通并联 串联采用干式冷却器作为风冷冷水机组的旁通并联 串联采用蒸发冷却器作为风冷冷水机组的旁通并联 串联采用次级盘管作为压缩机CRAC的旁通乙二醇冷却冷站冷冻水冷站采用空气换热器作为空调的旁通无蒸发辅助 带蒸发辅助采用热轮换热器作为空调的旁通无蒸发辅助 带蒸发辅助水冷冷水机组 风冷冷水机带干式冷却器风侧节能冷却模式水侧节能冷却模式黄色标注的模式将在后面的章节中作详细分析，因为它们支持部分节能模式和蒸发辅助制冷。带蒸发冷却器下面我们将分别介绍以上各种节能冷却模式。每种模式说明均首先列出该模式必需的组件（即，完全不借助机械蒸发压缩）。所有说明均设定为需要使用控制系统 2 。采用直接新风作为空调的旁通关键组件 2 控制系统指调节系统运行的组件，比如在达到一定室外温度时，关闭水阀或通风百叶。：风机、百叶、风门、过滤器，（在与蒸发辅助时还需要用到湿膜棉片和泵） > 串联/并联节能冷却模式可以按以下两种方式中的一种配置：串联或并联。在串联配置中，压缩机的旁通装置（比如板式换热器）与压缩机串联安装。这种配置利用热交换器“预冷”空气或水，让压缩机部分转入旁通模式，减少压缩机的排热量，以部分节能冷却模式节省相当数量的压缩机能耗。在并联配置中，热泵的旁通装置以并联形式与热泵连接。这种配置不支持部分节能冷却模式，是一种 “要么全有要么全无”的方式，因此不能以部分节能冷却模式节省能耗。图 1 节能冷却模式的种类数据中心制冷系统的节能冷却模式施耐德电气 — 数据中心科研中心 第 132 号白皮书 版本0 5 图 2 采用直接新风作为空调的旁通新风节能冷却模式（有时称作“直接通风”），当室外空气条件在设定值范围内时，利用风机和百叶从室外经过过滤器抽取一定数量的冷风并直接送入数据中心，请参见图 2。百叶和风门可以控制热风排到室外的数量以及与数据中心送风的混合数量以保持环境设定温度。尽管送风已经经过过滤，但是并不能完全消除微粒，比如防止烟雾和化学气体，进入数据中心。这种类型的节能冷却模式也可以结合蒸发辅助一起使用，这样室外空气在进入数据中心前需要先穿过潮湿的网状介质。在气候干燥的地区，蒸发辅助可以使温度降低高达 19°C (35°F)，延长节能冷却模式的可用时间。这种制冷效果类似于一个人从大海中出来，感受到凉飕飕的海风。需要注意的是，这种类型的节能冷却模式在结合蒸发辅助使用时会增加数据中心的湿度，因为直接送入数据中心的新风会先经过蒸发环节。蒸发辅助在干燥气候环境下优势最大。如果是较为潮湿的天气环境，则应结合 ROI（投资回报率）评估是否使用蒸发辅助。这种类型的节能冷却模式支持在部分节能冷却模式下运行。数据中心 IT IT 采用空气换热器作为空调的旁通关键组件：风机、固定板式空气换热器，（在与蒸发辅助结合使用时还需要用到湿膜棉片和泵）采用空气换热器作为空调旁通的模式（有时称作“间接通风”），当室外空气条件在设定值范围内时，利用室外空气间接为数据中心制冷。这种模式使用风机将室外冷风吹到一组板或盘管上面，冷却板或管的另一侧的数据中心内的热空气，将数据中心内的空气与室外空气完全隔离（请参见图 3a）。这种类型的节能冷却模式也可以与蒸发辅助结合使用，向板或管的外层喷水以便进一步降低室外空气的温度，从而冷却数据中心内的热风。和前面一种类型的节能冷却模式不同，这里的蒸发辅助不会增加数据中心内的湿度。图 3b 展示的是带有蒸发辅助的空气换热器以及采用这种类型节能冷却模式的完整制冷系统。这种类型的节能冷却模式既能支持在完全节能冷却模式下运行也支持在部分节能冷却模式下运行。数据中心制冷系统的节能冷却模式施耐德电气 — 数据中心科研中心 第 132 号白皮书 版本0 6 图 4 采用热轮换热器作为空调的旁通（左）以及热轮换热器图片（右）图 3b 带有蒸发辅助的空气换热器（左）以及采用空气换热器式空调节能冷却模式的完整制冷系统（右）图 3a 采用空气换热器作为空调的旁通数据中心 IT IT 采用热轮换热器作为空调的旁通关键组件：风机、热轮换热器（在与蒸发辅助结合使用时还需要用到湿膜棉片和泵) 采用热轮换热器作为空调旁通的模式，当室外空气条件在设定值范围内时，利用风机将室外冷风吹入热轮换热器，以使数据中心空间保持较为干燥的环境。请参见图 4 的示意图和热轮换热器图片。热轮换热器采用特殊换热材质，这种材质可以防止污染物污染数据中心内的空气。这种类型的节能冷却模式也可以与蒸发辅助结合使用，室外空气在进入数据中心前需要先穿过潮湿的网状介质。这种类型的节能冷却模式即支持在完全节能冷却模式下运行也支持在部分节能冷却模式下运行。数据中心 IT IT 数据中心制冷系统的节能冷却模式施耐德电气 — 数据中心科研中心 第 132 号白皮书 版本0 7 图 5 采用热交换器作为冷水机组的旁通采用热交换器作为冷水机组的旁通关键组件：冷却塔、泵、阀、板式换热器、CRAH 采用热交换器作为冷水机组旁通的模式，当室外空气条件在设定值范围内时，利用冷凝水间接冷却数据中心的冷冻水。泵将冷凝水送入并穿过板式换热器，从 CRAH 使用的冷冻水得以冷却，而无需将两种水混合，请参见图 5。冷水机组的旁通阀可以根据冷凝水的冷冻温度决定是否关闭。这种类型的节能冷却模式在热交换器与冷水机组串联连接时可以支持部分运行。尽管在本文中不作详细探讨，但是这种类型的节能冷却模式也可以使用大型水体（比如，湖泊）作为冷凝水水源。 IT IT 冷却塔 CRAH 数据中心泵冷水机板式换热器泵采用内置热虹吸管作为冷水机组压缩机的旁通关键组件：冷却塔或干式冷却器、带有热虹吸系统的冷水机组、泵、阀、CRAH 一些冷水机组支持内置热虹吸管作为压缩机旁通的节能冷却模式，允许当室外空气条件在设定值范围内时关闭压缩机。在这种模式下，冷水机组被用作简单的热交换器。热虹吸现象使热的制冷剂自然地流入冷凝水盘管，在这里制冷剂得到冷却。然后经过冷却的制冷剂在重力作用下或在泵的辅助下返回蒸发器以冷却数据中心的冷冻水。制冷剂重新变热，然后按照之前的步骤循环往复。热虹吸特征无需板式换热器。但是，这种节能冷却模式不允许冷水机组在部分节能冷却模式下运行，因为在热虹吸模式工作时，压缩机必须关闭。采用干式冷却器（或蒸发冷却器）作为风冷冷水机的旁通关键组件：干式冷却器、泵、阀、CRAH（在与蒸发冷却器结合使用时还需要用到湿膜棉片和泵）采用干式冷却器作为风冷冷水机旁通的节能冷却模式，当室外空气条件在设定值范围内时，利用一种叫做干式冷却器的热交换器直接冷却数据中心内的冷冻水。泵将冷冻水（通常混有乙二醇）送入并穿过干式冷却器，在这里利用室外冷风冷却冷冻水，然后将冷却后的冷冻水送往 CRAH，请参见图 6a。冷水机的旁通阀可根据室外冷风的冷冻程度决定关闭或在更高效率下运行。只有当热交换器与冷水机串联连接时才支持在部分节能冷却模式下运行。请注意，图 6a 中的干式冷却器和控制器已完全整合到风冷冷水机解决方案中。这是这种节能冷却模式类型的设定解决方案。与现场安装同样的组件相比，这种成套式解决方案占用面积较小，而且更易于掌控且效率更高。采用这种节能冷却模式的风冷冷水机解决方案，请参见图 6b。数据中心制冷系统的节能冷却模式施耐德电气 — 数据中心科研中心 第 132 号白皮书 版本0 8 图 6a 采用干式冷却器作为风冷冷水机组的旁通图 6b 带有干式冷却器的风冷冷水机组图 7 采用次级盘管作为 CRAC 压缩机的旁通 IT IT CRAH 数据中心风冷冷水机泵集成的干式冷却器这种类型的节能冷却模式也可以结合蒸发辅助使用，室外风经过潮湿的网状介质或穿过水雾得以进一步冷却，从而更加降低冷冻水的温度，提高节能冷却模式的可用时间。这时应注意用蒸发冷却器代替干式冷却器。采用次级盘管作为 CRAC 压缩机的旁通关键组件：干式冷却器、泵、带有次级盘管的CRAC（在与蒸发冷却器结合使用时还需要用到湿膜棉片和泵）在这种类型的节能冷却模式下，直膨式（DX）CRAC 包含一个独立的次级冷凝水盘管，可在节能冷却模式时使用。当室外空气条件在设定值范围内时，泵将冷凝水送入并穿过干式冷却器，在这里利用室外冷风使冷凝水冷却，然后将冷却后的冷凝水送到 CRAC 的次级盘管（图 7）。这种类型的节能冷却模式支持部分运行，也可以与蒸发辅助结合使用，但应注意将干式冷却器换成蒸发冷却器。另外，还应注意虽然可以使用冷却塔来冷却冷凝水，但那样会增加水处理要求，因此不推荐在数据中心内使用 IT IT CRAC 数据中心干式冷却器泵节能冷却模式必须尽可能宽泛地利用室外条件，以便延长节能冷却模式工作时间，节省能源。但是，在极端酷热的天气条件下，还是需要至少部分采用制冷剂制冷模式（即，机械制冷），以便在节能的同时，保证数据中心环境的可靠性。节能冷却模式的两个关键特征可以在这方面发挥作用： 1. 压缩机减低负载运行，支持部分节能冷却模式运行 2. 蒸发辅助比较不同节能冷却模式数据中心制冷系统的节能冷却模式施耐德电气 — 数据中心科研中心 第 132 号白皮书 版本0 9 表 1 不同节能冷却模式的量化比较 (蓝色标注表明其在该特性上表现最佳) 在图 1 中我们列出了 15 种节能冷却模式，并且标识出其中具备以上两个关键特征的 6 种节能冷却模式。下面我们将在表 1 中比较这六种节能冷却模式的各项质化特征。蓝色阴影表明该种节能冷却模式在这一特性上表现最佳。表 2 将比较这 6 种节能冷却模式的量化特征。 风侧节能冷却模式 - 水侧节能冷却模式 - 节能冷却模式特征采用新风作为空调的旁通（带蒸发辅助）采用空气换热器作为空调的旁通（带蒸发辅助）采用热轮换热器作为空调的旁通（带蒸发辅助）采用热交换器作为冷水机组的旁通 3 采用蒸发冷却器作为风冷冷水机的旁通 3 采用次级盘管作为 CRAC 压缩机的旁通（带蒸发辅助）建筑外壁兼容性 可能需要修改建筑外壁可能需要修改建筑外壁可能需要修改建筑外壁不会影响建筑外壁不会影响建筑外壁不会影响建筑外壁可改造性 不可在现有系统基础上改造不可在现有系统基础上改造不可在现有系统基础上改造如果空间许，可以改造如果空间允许，可以改造需要更换 CRAC 机组控制的复杂程度 少数装置需要控制少数装置需要控制少数装置需要控制大部分装置都需要控制中等数量的装置需要控制中等数量的装置需要控制数据中心湿度控制依赖于室外湿度独立于室外湿度 独立于室外湿度 独立于室外湿度 独立于室外湿度 独立于室外湿度平均寿命 热交换器寿命 20-40 年热交换器寿命 20-40 年热交换器寿命 20-40 年板式换热器寿命 10-15 年蒸发冷却器寿命 10-20 年制冷机组寿命 10-20 年可用性风险 -冷却水损失 - 空气质量差 - 消防易受室外空气质量影响。使用气体灭火剂灭火时需要关机失水造成的宕机风险较低。无因空气质量差或消防造成的风险失水造成的宕机风险较低。无因空气质量差或消防造成的风险冷却塔补给水损失可能造成宕机失水、空气质量差、消防不会造成宕机失水、空气质量差、消防不会造成宕机占地面积 0.41 ft2 / kW 0.038 m2 / kW 0.788 ft2 / kW 0.073 m2 / kW 1.72 ft2 / kW 0.16 m2 / kW 1.94 ft2 / kW 0.18 m2 / kW 3.34 ft2 / kW 0.31 m2 / kW 2.02 ft2 / kW 0.19 m2 / kW 是否需要制冷剂模式作为后备如果空气质量差，应作完全后备极端天气时作部分后备极端天气时作部分后备极端天气时作部分后备极端天气时作部分后备极端天气时作部分后备楼体的兼容性采用新风、空气换热器和热轮换热器作为旁通的空调需要在室外冷却设备到数据中心 IT 机房之间敷设风管。一般来说，这需要在进行建筑设计时专门为这些风管预留敷设空间，或者在设计时将 IT 机房布置在邻近室外冷却设备的位置。因此，这些类型的节能冷却模式通常较难安装到现有的楼体和多层建筑中。使用水管的节能冷却模式则在安装上更具灵活性，因为水管传热占用的物理空间要小得多，比较容易适应现有建筑条件。可改造性一般来说，改造的目的是要尽可能多的重复利用现有制冷基础设施。但是要将传统制冷系统改造为采用直接通风节能空调几乎是不可能的，因为它们相互不能兼容（传统系统使用水冷，而直接通风空调使用风冷）。在使用 CRAH 或 CRAC 机组的数据中心里，有三种方式可以在将现有设备改造成节能冷却模式。 3 假设热交换器与冷水机组串联连接，允许在部分节能冷却模式下运行。数据中心制冷系统的节能冷却模式施耐德电气 — 数据中心科研中心 第 132 号白皮书 版本0 10 第一种也是最常见的一种是增加一台热交换器作为水冷冷水机的旁通（即，利用热交换器其作为冷水机旁通的节能冷却模式）。这通常需要在冷水机附近安装一台板式换热器，并相应配置控制装置和旁通阀。热交换器比冷水机小很很多，因此在现有冷水机房内一般都会有足够的空间安装热交换器。第二种方法是为风冷冷水机增加一台热交换器作为旁通（即，利用蒸发冷却器作为冷水机旁通的节能冷却模式）。这通常需要在冷水机附近安装一台蒸发冷却器，并相应配置控制装置和旁通阀。根据气候条件的不同，蒸发冷却器的总占地面积可能比冷水机大得多，因此需要有足够的安装空间。第三种方法是为直膨式乙二醇制冷系统的压缩机增加一台热交换器作为旁通（即，利用次级盘管作为 CRAC 压缩机旁通的节能冷却模式）。这种方式非常难以执行且可行性不高，因为次级盘管必须安装在制冷机组内部。改造这种类型的制冷系统需要将整个 CRAC 机组更换为包含有次级盘管的机组。控制的复杂程度节能冷却模式和制冷剂模式之间的转换过渡可能会非常复杂，在转换过渡期间还可能会造成暂时的制冷损失。从根本上说，这种转换过渡的可靠性取决于控制系统。配有节能冷却模式的标准预制制冷系统，其控制系统结合硬件同步进行设计和配置。这类控制系统就比根据特殊制冷系统现场定制的控制系统要可靠得多。利用空气换热器或热轮换热器作为空调旁通的节能冷却模式，其控制系统最为简单。控制系统最为复杂的是利用热交换器作为冷水机组旁通的节能冷却模式，因为板式换热器需要冷凝水温度较低而冷水机组需要冷凝水温度较高，这之间形成了一个“死区”。
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每个电池都有内阻。不同类型的电池内阻不同。相同类型的电池，由于内部化学特性的不一致，内阻也不一样。电池的内阻很小，我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。
内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。正常情况下，内阻小的电池的大电流放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。
取个简单的例子：一台老式的使用5号电池的数码相机（例如耗电量很大的CANON 210），使用5号碱性电池供电，可以连续拍几十张相片；但使用5号干电池供电，只能拍上几张就自动关机了，但干电池并不是完全没电；再换上5号可充电镍氢电池，可以拍的相片更多。在实际测量后我们可以知道，镍氢电池的内阻<碱性电池的内阻<干电池的内阻。此例子说明在大电流放电的应用中，一定要选择内阻较小的电池。
在放电电路的原理图上来说，我们可以把电池和内阻拆开考虑，分为一个完全没有内阻的电池串接上一个阻值很小的电阻。此时如果外接的负载轻，那么分配在这个小电阻上的电压就小，反之如果外接很重的负载，那么分配在这个小电阻上的电压就比较大，就会有一部分功率被消耗在这个内阻上（可能转化为发热，或者是一些复杂的逆向电化学反应）。一个可充电电池出厂时的内阻是比较小的，但经过长期使用后，由于电池内部电解液的枯竭，以及电池内部化学物质活性的降低，这个内阻会逐渐增加，直到内阻大到电池内部的电量无法正常释放出来，此时电池也就“寿终正寝”了。绝大部分老化的电池都是因为内阻过大的原因而造成无使用价值，只好报废。
一、内阻不是一个固定的数值。
麻烦的一点是，电池处于不同的电量状态时，它的内阻值不一样；电池处于不同的使用寿命状态下，它的内阻值也不同。
从技术的角度出发，我们一般把电池的电阻分为两种状态考虑：充电态内阻和放电态内阻。
1、充电态内阻指电池完全充满电时的所测量到的电池内阻。
2、放电态内阻指电池充分放电后（放电到标准的截止电压时）所测量到的电池内阻。
一般情况下放电态的内阻是不稳定的，测量的结果也比正常值高出许多，而充电态内阻相对比较稳定，测量这个数值具有实际的比较意义。因此在电池的测量过程中，我们都以充电态内阻做为测量的标准。
二、内阻无法用一般的方法进行精确测量。
或许大家会说，高中物理课上有教用简单公式+电阻箱计算电池内阻的方法。。。。。但物理课本上教的用电阻箱推算的算法精度太低，只能用于理论的教学，在实际应用上根本无法采用。
电池的内阻很小，我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。在一般的测量场合，我们要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5％以内。这么小的阻值和这么精确的要求必须用专用仪器来进行测量。
三、目前行业中应用的电池内阻测量方法。
行业应用中，电池内阻的精确测量是通过专用设备来进行的。下面我来说说行业中应用的电池内阻测量方法。
目前行业中应用的电池内阻测量方法主要有以下两种：
1、直流放电内阻测量法。
根据物理公式R=V/I，测试设备让电池在短时间内（一般为2-3秒）强制通过一个很大的恒定直流电流（目前一般使用的大电流），测量此时电池两端的电压，并按公式计算出当前的电池内阻。
这种测量方法的精确度较高，控制得当的话，测量精度误差可以控制在0.1％以内。
但此法有明显的不足之处：
（1）只能测量大容量电池或者蓄电池，小容量电池无法在2-3秒钟内负荷的大电流；
（2）当电池通过大电流时，电池内部的电极会发生极化现象，产生极化内阻。故测量时间必须很短，否则测出的内阻值误差很大；
（3）大电流通过电池对电池内部的电极有一定损伤。
2、交流压降内阻测量法。
因为电池实际上等效于一个有源电阻，因此我们给电池施加一个固定频率和固定电流（目前一般使用1KHZ频率，50mA小电流），然后对其电压进行采样，经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。
交流压降内阻测量法的电池测量时间极短，一般在100毫秒左右，几乎是一按下测量开关就测完了。呵呵。
这种测量方法的精确度也不错，测量精度误差一般在1％-2％之间。
此法的优缺点：
（1）使用交流压降内阻测量法可以测量几乎所有的电池，包括小容量电池。笔记本电池电芯的内阻测量一般都用这种办法。
（2）交流压降测量法的测量精度很可能会受到纹波电流的影响，同时还有谐波电流干扰的可能。这对测量仪器电路中的抗干扰能力是一个考验。
（3）用此法测量，对电池本身不会有太大的损害。
（4）交流压降测量法的测量精度不如直流放电内阻测量法。在某些内阻在线监控的应用中，只能采用直流放电测量法而无法采用交流压降测量法。
3、测试仪器的元件误差及测试用的电池连接线问题。
无论是上述哪一种方法，都存在一些很容易被我们忽视的问题，那就是测试仪器本身的元件误差和用于连接电池的测试线缆问题。因为要测量的电池的内阻很小，线路的电阻就要考虑进去了。一条短短的从仪器到电池的连接线本身也存在电阻（大约也是微欧级），还有电池与连接线的接触面也存在接触电阻，这些因素必须都在仪器的内部事先做好误差调节。
所以，正规的电池内阻测试仪一般都配有专用的连接线和电池固定架子。
四、总结。
很多老化的电池其实内部电量还是很多，只是内阻过大放不出电来，实在可惜。但电池的内阻一旦增加后，要想人为降低这个内阻值是难上加难。因此对于已经老化的电池，我们即使想出很多办法来“激活”它，比如大电流冲击，小电流浮充，放冰箱。。。。等等，但大多无济于事，回天乏术。
在了解了上述知识之后，我们基本可以知道，挑选电池要尽可能地挑选内阻较小的电池。在进行电池组的组合过程中（例如笔记本的电池组组合），我们要尽可能选用内阻一致的电池。另外很重要的一点，电池久置不用，其内阻也会不断增加。所以本帅哥建议大家还是要经常使用电池来保持电池内部化学物质的活性。还有就是不要选购旧的电池，比如拆机的电芯。
联系电话： 010-57267268 18616340352
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