随着信息技术的加速发展和互联网的快速普及,数据中心作为信息传输的关键节点,其功能正在不断扩展,规模和容量也在不断扩大,与此同时散热密度急剧上升,这给数据中心热环境的维护带来更高挑战的同时空调的能耗也日益增长。尤其是早期建立的数据中心,由于机柜布置和空调送风方式的不恰当,建设和维护方面面临着安全和节能两大挑战。本课题以广州大学数据中心为研究对象,采用实际测量与CFD模拟相结合的方法,对数据中心的能耗状况、热环境特性及影响因素进行测试分析,同时针对研究对象热环境存在的问题提出冷通道完全封闭为一个冷空气箱的风管上送风改造方案,通过CFD仿真模拟,获得该方案对热环境改善的效果及空调的节能性,为中小型既有数据中心热环境的改善及空调系统的节能措施研究提供了基础数据及参考依据。研究对象的能耗监测结果显示,数据中心空调能耗占总能耗的近40%,围护结构带来的空调负荷占空调总负荷的10%左右,空调功耗随着室外温度的变化而变化,月能耗波动范围为18029 kW.h~26927 kW.h;在空调能耗中,柜式空调的能耗占空调总能耗的40%以上,而集中式空调和柜式空调的冷量利用系数分别为1.09和0.66,柜式空调的经济性较差。研究对象的热环境测试结果显示,数据中心各机柜之间热源分布极不均匀,空调末端设备布置不合理,各列机柜之间“级联问题”突出,室内冷热气流混合严重,局部冷热区域多且范围广。机柜进气口温度偏高,温度值普遍在25℃以上,且大部分区域维持在26℃左右,当机柜进口温度值为23℃时,机柜内IT设备的工作环境温度普遍在27℃以上。数据中心空调送回风温差高达10℃以上,远高于规范中的允许范围(4~6℃)。从研究对象室内温度场和速度场的实测值和模拟值对比分析结果看出,温度差值80%在2℃以内,速度差值96%在1.5m/s以下,模拟结果与实测结果吻合较好,CFD模拟方法工程精度达到分析研究数据中心宏观气流流动的要求。从研究对象改造方案的模拟结果获知,机柜进口温度波动范围由19℃~29℃下降至22℃~23℃,温度梯度极差由10℃下降至4℃,散热通道的温度由23℃~31℃控制在28℃左右,室内局部冷热区域较少,热环境改善效果明显;空调送风口温度由17.6℃(集中式空调)和9.6℃(柜式空调)提高至22℃,空调送回风温差由10℃降低到6℃,空调冷量利用系数明显提高,气流结露可能性降低。2015年10月空调系统的耗电量由26607 kW.h下降至20341 kW.h,空调能耗降低了24%,节能效果显著。