数据机房具有高热量密度、高耗能的特点,为保持机房内恒定温湿度,机房空调系统需全年全天不间断运行,而在满足散热需求的前提下,最大限度利用自然冷源则是降低空调能耗的最有效方法。本文以节能和良好的环境适应性为目标,对数据机房应用分离式热管的被动式散热方式进行了理论分析和实验研究。本文以本学科工程领域现有技术为基础,理论分析了应用分离式热管的意义及优势,建立了数据机房应用分离式热管散热系统的理论分析模型,研究换热效率随风量和迎风面积的变化关系,得出分离式热管散热下可运行的最高允许室外温度、全年运行时间、功耗及全年节电量等关键参数。应用CFD软件对数据机房进行数值模拟,获得了采用分离式热管散热器的机房内部温度场分布,并与普通空调进行了比较。针对室外温度下降所引起的室内侧送风温度过低问题,提出减小室外侧风量的具体改进措施。利用理论模型设计分离式热管换热系统蒸发段和冷凝段,提出可根据热负荷及实际机房灵活配置,建设成本低,有效适应机房现有散热系统的方法。在理论分析的基础上,完成了模拟基于分离式热管的数据机房散热系统实验平台的搭建、理论能耗分析、设计计算和性能实验。试验台由发热功率为8kW的模拟热源、冷热风道及室外模拟环境组成。通过调节热管系统充液率得到了最佳换热效果,得到了换热量相同时蒸发段风量与平衡温差的关系,以及同风量时不同室内外温差下的换热量及COP。实验结果表明:(a)在本文散热结构下,最佳充液率在46.28%,换热量达到设计指标;(b)换热量相同时平衡温差随蒸发段风量减小而增大;(c)风量相同时,换热量随着室内外温差的增加呈线性增加,功耗不变时,COP也随之线性增大。有关结论可为热管系统热负荷和制冷量调控提供依据。本文的理论分析和实验验证说明,分离式热管系统具有显著的节能效果,可有效适用于数据中心、通信基站等高热密度建筑的散热。