自然冷卻（Free Cooling）是利用資訊機房所在地理位置的氣候條件，讓天然資源成為IT資訊機房製冷系統的冷源。目前台灣的 應用主要包括風側（空氣側）以及水側兩種類型，而依原理則可分為直接與間接兩種形式。
能源成本不斷攀升、綠色環保議題不斷加劇，節能需求愈來愈受到重視。尤其資訊機房已經成為企業內部用電大戶，如何降低能耗更是近年來大受矚目的問題。利用資訊機房所在地理環境的某些氣候條件，讓天然資源成為IT資訊機房製冷系統的選項或用於輔助製冷系統運行，以減少冷卻空調等製冷系統運轉所需的能耗，是自然冷卻（Free Cooling）最大的使命與目標。
根據調查，冷卻空調系統所耗費的能耗約莫佔總體資訊機房用電的三成至四成，如果能夠從製冷系統著手，引進自然資源，諸如風力、水力或是地熱，將資訊機房設備所產生的熱排出至室外，那麼，自然而然地，就無須耗費大量電力來致冷，而冷卻空調系統運轉的愈少，所能節省的能耗也就愈高。
節能施作因地制宜
國際間已有不少運用天然資源來致冷的實際案例，而且手法各有巧妙不同。光是Google在全球的資訊機房，其所採用的自然冷卻法就不一而足，例如位於芬蘭、比利時以及愛爾蘭都柏林的資料中心，就分別採用了水側以及風側自然冷卻法。
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| ▲使用自然冷卻來達到節能成效，已是Google資訊機房優先考量的項目之一。（資料來源：https://www.youtube.com/watch?v=_uVeDwleAEo） |
Google位於芬蘭哈米納（Hamina, Finland）的資料中心主要是利用海水隧道，將抽上來的海水過濾、排除雜質之後，送進海水管線，再與機房出來的熱水管線進行熱交換冷卻；而比利時資料中心則是抽取附近工業運河的水源，利用蒸汽式冷卻系統來供應機房所需的致冷量；至於位於愛爾蘭都柏林的資料中心則是使用自然風來冷卻。
同樣是風側自然冷卻，鴻海在大陸貴州，耗費10億打造出無需冷氣的雲端機房，利用的是山洞的地形優勢，而Facebook建置於美國愛荷華州Altoona的資訊機房依賴的是風力發電。新新策劃工程顧問公司IDC設計協理張智凱指出，除了利用風與水等自然冷卻的手法之外，部份歐洲國家的機房，也有使用地熱發電或使用地熱的高溫，供應給吸收式冰水主機進行製冷，提供給資訊機房冷卻使用的設計案例。
Free Cooling的應用其實相當廣泛，由於沒有標準的施行準則，也沒有制式的解決方案模式，完全視資訊機房位處地區的天候條件因地制宜，因而有了各式各樣可能的施作的模式。根據一份由施耐德電氣數據中心科研中心發表的《數據中心製冷系統的節能冷卻模式》報告指出，光是利用風及水，市面上至少有15種不同的節能冷卻施作模式，足可見其複雜度。
形態分類 風與水為主流
在此次的採訪過程中，不同的專家對於Free Cooling分類確實有其不同的看法，不過，大體而言可以從天然資源的類別以及使用方式來進行分類，目前台灣Free Cooling的應用不外乎風側（空氣側）以及水側兩種類型，而使用方法則可分為直接與間接兩種形式。
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| ▲直接式水側自然冷卻流程示意圖。 |
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| ▲間接式水側自然冷卻流程示意圖。 |
Air-Side自然冷卻
風側（Air-Side）自然冷卻法，顧名思義即是利用風作為天然冷源，通常在提到風側自然冷卻法時，多半指的是直接引進外氣的作法，也就是將外氣，經過適度的過濾或處理後，直接引入機房以降低機房的溫度。
但是，同樣利用風施行自然冷卻，目前也有業者是以間接外氣來提供。主要著眼於空氣中的塵埃、硫化物、氮化物或濕氣等因子，一旦進入機房，累積在IT設備的晶片上時，極有可能造成IT設備短路或故障，因而採取間接作法。所謂間接外氣，意謂著資料中心並不直接引進天然風進入資料中心，而只是利用冷風的溫度優勢，透過顯熱交換器進行熱交換，使資訊機房中的熱氣得以降溫，並且進入冷卻空調系統內循環。而自然風在完成熱交換的工作之後便會再度回到大氣之中。
Water-Side自然冷卻
水側（Water-Side）自然冷卻主要是利用戶外空氣很低的乾球溫度或濕球溫度條件所產生的冷卻水，以提供作為部分或全部設施的致冷需要。一般而言，水側自然冷卻也有直接與間接兩種作法。在台灣，提及水側自然冷卻時，多半指的是間接式的自然冷卻。
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| ▲永旭環能系統有限公司冷凍空調技師黃沇鍚說明，由於冷卻水可能存在許多雜質，而使得運行中的管件累積污垢，最終導致盤管受到腐蝕或凹陷而有洩漏的疑慮，因此，台灣多數還是採用間接式水側自然冷卻。 |
永旭環能系統有限公司冷凍空調技師黃沇鍚說明，在作法上，直接式的水側自然冷卻會讓經外氣冷卻的冷水直接進入負載的冰水迴路循環。這種方式雖然最為有效，而且可最大化年運行的時間，但系統架構也相對複雜。
目前在資訊機房比較常見的作法之一，是在精密空調（CRAC）機組內設立獨立盤管，簡單地說，就是有兩套獨立運行的盤管，一是施行自然冷卻時的輔助盤管，而另一個是由冰水主機供應負載需求的冷卻盤管。當室外氣溫足以將冷卻水降溫到可支持資訊機房部分或全部致冷負荷時，冷卻水會流過精密空調內施行自然冷卻時專用的冷卻盤管，用以吸收IT設備的發熱量。