本文通过对大型数据中心冷却能耗要素和现状分析,利用DeST建立了对应的规模在一期2000机架,二期2500机架的建筑模型;基于我国五个典型气候分区城市进行全年动态负荷模拟,由此建立了包括区域供冷-自然冷却复合系统、常规制冷-自然冷却复合系统、常规制冷-冷凝热回收复合系统的能耗模型,在考察了全年系统自然冷却运行小时数的基础上选择供回水温度为12℃/18℃的冷冻水技术方案,并在设备选型与优化、通过MATLAB进行逐时模拟运算的基础上对各个系统方案进行了以一次能源消耗量、机房平均PUE和费用年值为主要指标的技术经济性对比评价,得到了区域供冷-自然冷却系统在节能性、经济性方面都占据巨大的优势,在对机房电力负荷进行指标法估算的基础上,对于采用了区域供冷-自然冷却复合系统的哈尔滨,其机房PUE值低至1.16;以常规制冷-自然冷却复合系统作为参照,全年一次能源节约率为63.1%,费用年值下降率为39.76%,而常规制冷-冷凝热回收系统具有巨大的余热回收利用潜力,但是全年运行极不节能。各城市间横向比较发现系统节能效益和当地全年自然冷却小时数关系紧密,对于广州、重庆两地,即便由于提高冷冻水温度延长了自然冷却时间,但自然冷却带来的节能效果依然非常有限。由此进一步提出常规制冷冷凝热回收-水源热泵供暖系统与常规制冷高温冷冻水余热回收-水源热泵供暖系统,对冷凝热回收复合供暖系统进行以冷却水进水温度为主的优化,考察多种供暖负荷率下的系统节能量,发现37℃的冷却水进水温度节能效益最大,对冷冻水热回收复合供暖系统进行以冷冻水供水温度为主的优化,发现冷冻水供水温度对节能量影响不明显,12℃为最优化选择;这两种系统全年最大时刻与供暖季累计运行表现进行节能性与经济性的研究,发现均具有突出的节能效益,但是对比带自然冷却的复合供冷系统,经济性上不占据优势,在此基础上进一步研究了系统经济性对电价和销售热价的敏感性,得到电价和热价分别下调和上调10%时,电价的下降给系统全年运行费用和费用年值带来的收益更大,而在电价下调幅度达到原市场售价的40%时,热回收复合供暖系统的经济性竞争力显著改善。