随着我国信息化的发展的和新基建的提出,数据中心的建设进一步得到重视,而数据中心的能源消耗较大,除了电子设备的能耗外,空调系统能耗可占到数据中心总能耗的30%至50%,因此数据中心空调系统的节能研究非常重要。当前我国数据中心较为常见的有气流组织混乱、区域冷却不均等问题,由此产生的局部热点和冷量浪费会造成电子设备运行可靠性较低、能耗增加的问题。为进一步提高数据中心的冷却效率,降低冷却系统的能耗,本文通过对数据中心的具体案例建立CFD模型,开展数值模拟,进行下述的几项研究:1)典型数据中心空调方案的研究:通过对典型案例的数值模拟,分别研究了房间级和行级两类空调方案,包括风道上送风配合封闭冷通道、地板下送风配合封闭冷通道,列间送风配合冷池等典型方案,对各方案的具体使用情况和优劣展开分析。2)新型送风空调机组及其模块化数据中心空调方案的研究:根据数据中心的实际发展需求,创造性地提出一款安装于高架地板下的模块化空调机组及其对应的模块化数据中心解决方案。通过机柜服务器进行运行模拟,结果表明,使用该空调机组散热的同一机柜内的21台服务器运行状态皆良好,各服务器之间运行温度均匀,而新型空调方案可进一步改善机房的气流组织和设备冷却环境。3)多种空调方案的热环境与能耗对比研究:在同一尺度的典型数据中心模型内,分别采用当前主流的房间级方案、行级方案和新型模块化空调方案,模拟分析三种不同空调方案对于机房空间的气流场、温度场和能耗的影响。研究结果表明,新型模块化方案不仅拥有更好的气流组织和均匀的温度场,并且具有很好的能耗表现。在本文的案例中,新型模块化方案在比房间级和行级方案多冷却20%和33%的服务器机柜的基础上,比以上两种方案分别节约了42.0%和30.5%的能耗。4)数据中心TAC系统的分析及其节能价值的研究:针对主流的房间级方案在应对局部高热密度数据中心时出现的局部热点和冷量浪费的情况,创新性地结合使用本文提出的新型模块化机组,将TAC空调系统应用于房间级数据中心的改造。改造后的房间级数据中心能够根据不同功率的机柜,定制化地提供所需冷量,避免局部热点的产生与冷量浪费的情况,从而起到改善机房温度场、有效降低能耗的作用。在本文的案例中,数据中心全生命周期能耗计算结果表明,经过TAC系统改造后的数据中心空调能耗仅为之前的65%,具有很好的节能价值。