如今人类已经步入了信息化时代,人们的生产生活方式也随之改变,导致全球数据爆发式增长,由此也推动了数据中心的飞速发展。在大数据与IT技术迅猛发展的今天,作为数据重要载体,数据中心的规模也在迅速扩大之中。数据中心中存在着大量的IT服务器设备、UPS设备、PDU设备以及空调机组等大功率的用电设备,运行过程中会产生大量的热量,因此保证一个良好的机房热环境对于数据中心的正常运行是一个至关重要的因素。而且数据中心必须保证全年不间断正常运行,制冷系统也需要全年开启,数据中心全年的耗电量也相当可观。有研究表明,全球数据中心的能耗占全球总能耗的2%,其中空调系统在数据中心能耗中占比可达到40%左右,因此降低空调系统的能耗可以显著降低数据中心的全年能耗。本文以上述的问题为研究背景,建立了一个典型的数据中心模型进行热环境与节能系统优化升级方案的分析。具体分析内容与方案如下:(1)对数据机房的原始模型进行数值模拟分析,从分析结果中总结出数据中心原始热环境存在的问题,包括局部热点、气流组织掺混与冷通道送风不均匀等,并将数值模拟的结果与实际测量的结果想对比,验证数值模型的可用性。(2)结合原始模型存在的热环境问题,提出了两组热环境优化措施,第一组对冷通道或热通道进行封闭处理,第二组分别选用了精密空调、列间空调和冷通道吊顶空调。将两组改进措施进行组合得到了6种工况。然后运用数值模拟的方式分别对6种工况的温度场、速度场与流线形式进行对比分析,得到了一个效果最佳的优化方案。(3)原始模型中的制冷系统采用的是全年精密空调制冷的形式。这种制冷方式能耗很高,而且在冬季和过渡季的运行过程中会造成大量的冷量浪费。故本文选取了一种可以充分利用自然冷源的复合式蒸发冷却机组对数据中心进行制冷。在确定了机组的运行模式之后,运用模拟计算的方法探究各个模式的最佳运行参数。最后以这些参数为基础,计算出该数据中心空调系统的全年能耗。(4)在对机房热环境与空调系统节能特性进行模拟分析之后,为了全面且准确的反映出各个方案的优劣程度,需要引入一些指标进行综合评价。本文引入了SHI、RHI、RCI、IOM等评价指标对数据机房热环境进行评价,然后通过PUE和节电率指标对蒸发冷却机组在全国不同地区的适用性进行分析。