1.1研究背景和意义

当今，随着云处理、大数据等网络通信技术的发展，数据中心已经成为全世界经济发展的基础。它们能够移动、存储和分析处于个人和商业生活中的信息。假如没有数据中心，人们将无法自由地交流、浏览网页、在社交平台分享自己的生活、做生意以及获取和转移资金。我们也无法更好地利用互联网、人工智能、自动交通和5G网络等新兴技术。

与此同时，世界各地的数据中心数量也在增加。据统计，2015年全球数据中心数量达到855万的峰值，2016年开始下降。中国有31万个数据中心，占全球数据中心总数的8%。尽管全球数据中心的总数在减少，但超大型数据中心的数量在增加。截至2017年，全球超大型数据中心数量已达386万座，在建造的数据中心总数中的比重不断上升。

然而，通信行业既是一个高新技术产业，同时也是一个高能耗的产业。根据YoleDéveloppement的调查数据显示，2014年全球数据中心的能源使用量约占全球的1.62%。今天，这个比例已经上升到全球能源使用量的3%以上(约420太瓦)。数据中心的平均能耗是大型商业写字楼的100多倍。其中数据中心的制冷系统能耗占40%多，导致数据中心的能源使用效率普遍较低。在未来，随着数据中心数量的增加，这些制冷系统的能耗将是巨大的电力负担和经济损失。

2019年2月12日，我国工信部、国家机关事务管理局、国家能源局联合印发了《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》明确提出，到2022年，数据中心平均能耗基本达到国际先进水平。

本研究旨在通过对某数据机房的气流组织进行模拟，寻找其不合理部分；并在不同的参数、条件下，观察它们对气流组织的影响；最后提出精确送风的机制和方案。有了这些成果，我们就可以降低数据中心的能耗并提高它的舒适性。

1.1.1机房能耗组成分析

数据机房的能耗来源组成有IT设备、制冷系统、电源系统、维护系统和其他消耗。根据Choo K等人的研究显示，在马里兰大学中的数据中心，IT、制冷系统和电力负载分别占数据中心总能耗的36.6%、32.9%和21.7%，能源使用效率PUE值（数据中心总设备能耗/IT设备能耗）为2.73。我国的数据中心PUE值一般为2.0以上，少数先进国家可达1.8甚至1.2。

在大多数数据中心中，IT设备占总能耗不到50%，空调制冷系统占40%-50%，其他设备所占不到10%。可以看出，空调系统占能源消费总量相当大的部分，而一般机房IT设备的节能空间是有限的，所以通常对空调系统进行节能措施。

1.1.2机房不合理气流组织分析