《JBT 15212-2025数据中心和通信机房用自然冷却风冷冷水机组》专题研究报告

《JB/T15212-2025数据中心和通信机房用自然冷却风冷冷水机组》专题研究报告目录一、：为何自然冷却技术成为数据中心节能降耗的必然选择？（二）直面能耗挑战：从“制冷刚需

”到“能效跃迁

”的战略转型（三）标准定位解析：JB/T

15212-2025

的核心价值与行业里程碑意义二、专家视角剖析：

自然冷却风冷冷水机组如何定义与实现“绿色制冷

”？（一）“自然冷却

”的精准界定：标准中不同运行模式的技术性阐释（二）集成创新之道：风冷、机械制冷与自然冷源的协同工作逻辑（三）

能效评价新尺度：标准如何设定更贴合实际工况的性能指标三、前瞻趋势预测：未来几年，

自然冷却技术将如何重塑数据中心制冷格局？

（一）从“配角

”到“主角

”：自然冷却机组在全年制冷方案中的权重变化（二）与东数西算、智算中心结合的适配性分析与前景展望向更高环境温度适应性演进：技术边界拓展与市场扩容预测核心架构拆解：自然冷却风冷冷水机组的关键部件设计与可靠性保障换热器系统的双重复合设计：兼顾机械制冷效率与自然冷却能力智能化控制阀门与管路系统：实现模式无缝切换的关键执行单元风机与风道的气流组织优化：在静音与高效散热间的平衡艺术运行策略剖析：如何依据标准实现机组全年能效最大化？基于气象参数的动态切换阈值：寻找经济效益与安全运行的黄金分割点部分自然冷却与完全自然冷却模式的精细化控制策略与机房内部空调末端（如冷冻水型精密空调）的联动优化控制性能测试与评价体系的权威：标准如何确保数据的真实与可比性？（一）严苛的测试工况定义：涵盖典型气候区与负载率的全面性考量自然冷却能力与节能量的计算方法学：建立统一、科学的评估标尺全年能效系数（AEER）与综合部分负载性能（IPLV）指标的应用指导安装、调试与运维全周期指导：从标准条文到现场实践的关键点室外机布置与气流组织：避免热短路与提升自然冷却利用时长的设计要点冬季防冻与低环境温度运行的保障措施与风险防控智能化运维接口与数据监测：为实现预测性维护提供标准支持热点议题聚焦：面对高密度算力与液冷趋势，自然冷却技术如何应变？为间接蒸发冷却等复合系统提供稳定高温冷源的角色探讨与液冷系统协同构建混合制冷架构的可能性与优势分析适配单机柜高功率密度的机组大型化与模块化发展趋势经济性分析与投资回报模型构建：算清采用新标准机组的“经济账”初始投资增量与长期运行节电费用的精细化测算方法不同气候区域的投资回收周期对比与市场推广策略启示政策激励（如PUE限值、补贴）对项目经济性的影响评估标准实施的挑战与专家建议：推动产业健康发展的路径思考制造商面临的技术升级挑战：从设计、制造到测试的全链条能力提升设计院与用户选型应用中的常见误区与规避指南对标准未来修订方向的展望：持续引领行业向零碳制冷迈进：为何自然冷却技术成为数据中心节能降耗的必然选择？全球“双碳”目标下的必然路径：数据中心从能耗巨兽向绿色枢纽转型在全球积极应对气候变化、中国明确提出“双碳”战略目标的宏观背景下，作为数字时代基石的数据中心，其巨大的能源消耗，尤其是制冷系统占比高达30%-40%的用电量，已成为行业可持续发展的核心瓶颈。单纯依靠提升机械制冷能效已逼近技术天花板，必须寻求利用自然环境的免费冷源。JB/T15212-2025的出台，正是为了规范和引领利用室外低温空气进行自然冷却这一革命性技术路径，将其从可选方案提升为标准配置，是数据中心行业实现绿色低碳转型的刚性需求和必然技术选择。直面能耗挑战：从“制冷刚需”到“能效跃迁”的战略转型传统数据中心制冷常年依赖高耗能的压缩机制冷，无论室外温度高低均需开启，存在巨大的能源浪费。自然冷却技术打破了这一惯性思维，通过智能控制系统，在室外温度适宜时，最大程度地利用空气冷源，部分甚至全部替代机械制冷，实现制冷系统能效的“阶跃式”提升。本标准聚焦的“自然冷却风冷冷水机组”，正是实现这一战略转型的核心装备。它标志着数据中心制冷理念从“满足需求”到“精益能效”的根本性转变，直击行业降本增效与减排的核心痛点。标准定位解析：JB/T15212-2025的核心价值与行业里程碑意义JB/T15212-2025并非简单的产品规范，而是一部针对特定应用场景（数据中心与通信机房）、特定高效技术（自然冷却）的专业性行业标准。其核心价值在于首次为这类机组建立了统一的技术语言、性能测试评价方法和安全可靠性要求。它结束了市场产品性能参差不齐、宣传口径混乱的局面，为设计院选型、用户招标、制造商研发提供了权威依据。此标准的实施，是推动自然冷却技术大规模、规范化应用的关键里程碑，将加速数据中心整体能效水平向更高目标迈进。0102专家视角剖析：自然冷却风冷冷水机组如何定义与实现“绿色制冷”？“自然冷却”的精准界定：标准中不同运行模式的技术性阐释1标准对“自然冷却”进行了科学分层定义，主要分为“部分自然冷却模式”和“完全自然冷却模式”。前者指室外低温空气不足以完全满足冷却需求，需压缩机制冷辅助；后者则指室外冷源充足，可完全关闭压缩机，仅依靠空气-制冷剂/空气-水换热满足制冷需求。标准对模式切换的条件（如室外环境温度、回水温度阈值）提出了指导性框架。这种精准界定是科学评价机组节能效果的基础，避免了概念上的混淆，确保了不同产品之间性能的可比性。2集成创新之道：风冷、机械制冷与自然冷源的协同工作逻辑该机组本质是一个高度集成的复合系统。其核心创新在于将传统的风冷冷水机组与一套增强型换热回路及智能控制系统相结合。在高温季，它作为高效风冷冷水机组运行；在过渡季和冬季，控制系统通过阀门切换，引导制冷剂或水流经增设的自然冷却换热器，与室外冷空气进行热交换，从而减少或停止压缩机工作。标准对这套集成系统的设计要求、控制逻辑和安全保护机制进行了规范，确保三种冷源（机械制冷、部分自然冷却、完全自然冷却）能够根据工况实现安全、稳定、高效的无缝衔接。0102能效评价新尺度：标准如何设定更贴合实际工况的性能指标1针对自然冷却机组的特点，标准引入了更为全面的能效评价体系。除了考核单一工况下的制冷性能系数（COP），更强调了全年综合能效。它可能要求测试和申报机组在不同室外温度段、不同负载率下的能效数据，并鼓励使用“全年能效系数（AEER）”或类似的综合指标来评价。这种评价方式更能反映机组在实际运行中的真实节能表现，引导制造商和用户关注全生命周期的能耗，而非峰值效率，是评价“绿色制冷”效果的科学标尺。2前瞻趋势预测：未来几年，自然冷却技术将如何重塑数据中心制冷格局？从“配角”到“主角”：自然冷却机组在全年制冷方案中的权重变化随着“东数西算”工程推进，数据中心向气候寒冷、能源富集地区布局成为趋势，这为自然冷却技术提供了绝佳的应用舞台。未来几年，在华北、西北等地区，自然冷却风冷冷水机组将不再是补充方案，而成为新建数据中心的主流甚至首选制冷方案。其全年运行时间占比将大幅提升，从传统的仅冬季使用，扩展到春、秋、乃至部分夏季夜间，真正承担起制冷主力的角色，深刻改变数据中心制冷系统的架构设计和能耗构成。与东数西算、智算中心结合的适配性分析与前景展望“东数西算”枢纽节点通常位于具备自然冷却资源优势的地区。本标准机组的高能效特性与枢纽节点的绿色低碳建设要求高度契合。同时，爆发式增长的智算中心（AIDC）虽然单柜功率密度高，但其负载往往具有波动性。自然冷却机组良好的部分负载性能，能与AI计算的波峰波谷形成良好配合，在低负载或适宜气候下实现极高能效。因此，该技术将在支撑国家算力基础设施绿色化、智能化发展中扮演关键角色。向更高环境温度适应性演进：技术边界拓展与市场扩容预测当前自然冷却技术应用受限于气候。但未来，通过技术革新，如采用更高效的换热器、优化气流组织、与间接蒸发冷却等技术耦合，自然冷却机组的有效工作温度阈值有望提高。例如，能够在20℃甚至更高干球温度下启动部分自然冷却功能。这将极大拓展其在长江流域等传统意义上“不适合”地区的应用潜力，市场规模将随之显著扩容，推动技术从“区域适用”走向“全国普惠”。核心架构拆解：自然冷却风冷冷水机组的关键部件设计与可靠性保障换热器系统的双重复合设计：兼顾机械制冷效率与自然冷却能力1机组通常包含两套核心换热器：一是传统的风冷换热器（冷凝器），用于机械制冷模式下的散热；二是专门的自然冷却换热器，其设计往往更注重在低温下的换热效率与风阻平衡。有时采用一体化复合式设计。标准对换热器的材料、耐压、防腐（特别是应对冬季潮湿空气）、换热性能等提出了具体要求。优秀的设计需要在压缩机制冷效率和自然冷却能力之间取得最佳平衡，确保两种模式下均能高效运行。2智能化控制阀门与管路系统：实现模式无缝切换的关键执行单元1可靠、精确的阀门与管路系统是模式切换的“执行手臂”。通常涉及一系列电动（或气动）阀门的协同动作，以改变制冷剂或水的流路。标准要求这些阀门必须具备极高的密封性、可靠性和快速响应能力，防止模式切换过程中的串液、压力冲击等问题。控制逻辑必须精准，确保切换过程平稳，不影响数据中心机房内的温度稳定。这是机组自动化、智能化运行的基础，也是可靠性的关键考验点。2风机与风道的气流组织优化：在静音与高效散热间的平衡艺术风机是机组的耗电部件之一，其选型与控制策略直接影响能效和噪声。在自然冷却模式下，可能需要不同的风机转速策略来匹配变化的换热量需求。标准会对机组的噪声值、风机能效提出限值要求。优秀的设计通过采用EC风机、优化风道结构、实施变频调速等手段，在保证足量空气换热的同時，尽可能降低风机功耗和运行噪音，尤其在人口密集区域的边缘数据中心，低噪音设计至关重要。运行策略剖析：如何依据标准实现机组全年能效最大化？基于气象参数的动态切换阈值：寻找经济效益与安全运行的黄金分割点标准会给出模式切换的参考温度条件，但最优切换点并非固定值。在实际运行中，应结合当地精细化气象数据、实时电价、机组部分负载性能曲线以及机房负载情况，动态计算和调整切换阈值。例如，在分时电价高的时段，即使室外温度略高于理论切换点，提前启用部分自然冷却减少压缩机功耗可能更经济。运行策略的核心是在确保机房供冷安全的前提下，追求全年的总运行费用最低，而非单纯追求自然冷却时间最长。部分自然冷却与完全自然冷却模式的精细化控制策略除了简单的“开”和“关”，两种自然冷却模式内部也需要精细化控制。在部分自然冷却模式下，控制系统需要动态调节压缩机的加载量与自然冷却换热器的换热量（如调节风机转速、三通阀开度）之间的配比，使得在当前工况下系统总功耗最低。在完全自然冷却模式下，则需根据机房负载变化，精准调节水流量或风量，避免过冷或供冷不足。标准为这种优化控制提供了性能数据基础。与机房内部空调末端（如冷冻水型精密空调）的联动优化控制制冷系统是一个整体。自然冷却冷水机组作为冷源，必须与机房内的精密空调末端、水泵、冷却塔（如果有）等协同工作。通过群控系统，可以根据机房热负荷变化，优化机组的运行台数、出水温度设定值。例如，在自然冷却模式下，适当提高机组出水温度设定，可以显著增加自然冷却的利用时长和效率，同时末端风机功耗可能略有增加，但系统总能效得以提升。标准鼓励这种系统级的能效优化思维。性能测试与评价体系的权威：标准如何确保数据的真实与可比性？严苛的测试工况定义：涵盖典型气候区与负载率的全面性考量1为确保测试结果真实反映机组在不同地区的适用性，标准会规定一系列标准测试工况，不仅包括额定制冷工况，更会重点规定多个代表不同气候特征的“自然冷却测试工况”，如低温干球/湿球温度条件。同时，测试会要求在不同负载率（如25%，50%，75%，100%）下进行，以考核机组的综合部分负载性能。这种多维度的工况覆盖，使得性能数据更具参考价值，帮助用户根据自身所在地气候和负载特性进行精准选型。2自然冷却能力与节能量的计算方法学：建立统一、科学的评估标尺如何量化自然冷却带来的节能效益是用户最关心的问题。标准会明确定义“自然冷却制冷量”和“自然冷却节能量”的计算方法。通常，通过在标准测试工况下，分别测量机组在纯机械制冷模式下的功耗和在自然冷却模式下的功耗，两者差值结合运行时间模型，可计算出节能量。统一的方法杜绝了厂商各说各话、夸大宣传的可能，为用户提供了客观、公正的对比工具和投资回报分析基础。全年能效系数（AEER）与综合部分负载性能（IPLV）指标的应用指导对于自然冷却机组，传统的额定COP指标意义有限。标准很可能推荐或要求采用“全年能效系数（AEER）”——这是一个根据典型气象年数据（TMY）和机组在不同温度区间的性能数据，加权计算出的全年综合能效值。同时，综合部分负载性能系数（IPLV）也能很好地反映其变工况性能。理解并善用这些指标，是设计人员和用户评估机组真实节能潜力、进行技术方案比选的关键。安装、调试与运维全周期指导：从标准条文到现场实践的关键点室外机布置与气流组织：避免热短路与提升自然冷却利用时长的设计要点01标准会对安装环境提出指导性要求。现场安装时，必须确保室外机（特别是自然冷却换热器）的进、排风通畅，无遮挡，避免排出的冷空气被重新吸入（热短路），这在冬季会严重降低自然冷却效果。多台机组并排安装时，需保持足够间距或采取导风措施。安装基础应稳固，考虑减震和噪声传播控制。良好的安装是发挥机组设计性能的第一步，也是最容易被忽视的环节。02冬季防冻与低环境温度运行的保障措施与风险防控在完全自然冷却模式或待机状态下，盘管内的水或乙二醇溶液在极端低温下有冻结风险，可能造成设备损坏。标准会要求机组具备可靠的防冻保护功能，如设置最低水温或环境温度监测点，自动启动电伴热、小循环泵或紧急启动压缩机等。运维人员必须熟悉这些保护逻辑，并在冬季来临前进行检查和测试，制定应急预案。防冻是自然冷却机组在高寒地区安全运行的底线要求。智能化运维接口与数据监测：为实现预测性维护提供标准支持01现代数据中心制冷系统强调智能化运维。本标准会要求或建议机组提供标准通信接口（如Modbus、BACnet），实时上传运行模式、温度、压力、功耗、报警状态等关键参数。这些数据接入数据中心基础设施管理系统（DCIM）后，可实现能效分析、故障预警、维保提醒等功能。通过长期数据积累，还能优化运行策略。标准对此的规范，推动了产品智能化水平的统一和提升。02热点议题聚焦：面对高密度算力与液冷趋势，自然冷却技术如何应变？为间接蒸发冷却等复合系统提供稳定高温冷源的角色探讨在干燥地区，间接蒸发冷却（IEC）是高效制冷方案，但其产出冷水的温度受湿球温度影响。将自然冷却风冷冷水机组与IEC串联或并联，可以构成更强大的混合制冷系统。例如，在中等湿度天气，IEC效率下降时，自然冷却机组可以补充或承担主要冷量；在极低温时，自然冷却机组可直接提供冷源。这种组合能进一步延长自然冷却时间，提升系统整体能效和气候适应性，标准为这种集成提供了设备层面的规范基础。与液冷系统协同构建混合制冷架构的可能性与优势分析随着CPU/GPU功率攀升，液冷（特别是冷板式液冷）成为解决高密度散热的主流。液冷系统需要带走芯片热量，通常仍需一套冷却液循环系统（CDU）将热量传递到室外。自然冷却风冷冷水机组可以作为CDU的室外冷源，提供高温冷水（如18-25℃进水）来冷却CDU的回流高温冷却液。这种架构下，自然冷却机组几乎可以在全年绝大多数时间以极高效率运行，因为所需冷水温度远高于传统机房空调，极大地拓宽了自然冷却的应用窗口，实现极致PUE。适配单机柜高功率密度的机组大型化与模块化发展趋势1智算中心机柜功率密度向50kW甚至更高迈进，要求制冷系统具备强大的集中供冷能力和冗余性。这推动自然冷却风冷冷水机组向更大冷量（单台数百冷吨）、更高可靠性设计发展。同时，模块化拼接设计成为趋势，允许用户像搭积木一样按需扩容，提高系统灵活性，并便于维护。标准中对大型机组的测试方法、安全要求、接口规范等，将引导产业向更集约、更高效的方向发展。2经济性分析与投资回报模型构建：算清采用新标准机组的“经济账”初始投资增量与长期运行节电费用的精细化测算方法1采用符合本标准的高效自然冷却机组，其初投资通常高于普通风冷冷水机组，主要增量在于增加的换热器、更复杂的控制系统和阀门管路。经济性分析的关键是准确测算长期的节电收益。需要根据项目所在地的典型气象年数据，模拟计算机组全年在不同模式下的运行小时数和对应功耗，与基准机组对比得出节电量，再乘以当地电价，计算出年度电费节约额。然后将初始投资增量与每年净节约现金流进行对比，计算投资回收期（PP）或净现值（NPV）。2不同气候区域的投资回收周期对比与市场推广策略启示1经济性高度依赖气候。在哈尔滨、呼和浩特等寒冷地区，自然冷却可利用小时数长，投资回收期可能短至1-2年；在南京、武汉等夏热冬冷地区，回收期可能延长至3-4年或更长；在广东、海南等炎热地区，则需审慎评估。这为制造商的市场布局和推广策略提供了清晰指引：优先聚焦气候红利明显的北方和西部市场，同时通过技术创新拓展在中部地区的适用性。也为用户选址提供了能效层面的决策参考。2政策激励（如PUE限值、补贴）对项目经济性的影响评估1各国和地区政府对数据中