近年来,随着网络与信息化技术的快速发展,数据中心的建设规模不断提高,同时数据中心能耗也急剧增加。其中空调系统能耗在数据中心总能耗中占比最大。但是,部分数据机房空调系统的冷却效果仍差强人意,经常出现威胁机房安全运行的局部热点现象。针对数据机房局部过热这一问题,现有研究大多侧重于通过调整数据机房空调系统送风参数和优化机房气流组织来增强空调系统送出的冷气流与IT设备间的对流换热效果。调整数据机房空调系统送风参数可以改善室内冷量分布的均匀性,如降低送风温度或增大送风量时,机房内温度会降低且温度分布趋于均匀,但会直接导致数据机房空调能耗增大。此外,通过优化机房气流组织来增强对流换热也有利于解决数据机房存在的局部过热问题。但是,实际的机房气流组织,常受到风口形式、风口位置、机房设备布局和冷热通道尺寸等诸多因素的影响,从而出现不同程度的气流组织不合理现象。而气流组织不合理会导致机房内制冷不均。与此不同,由于辐射换热是两个温度不同、互不接触的固体间的换热过程,不需要媒介,辐射换热量大小只与换热物体间温差有关,因此辐射制冷均匀性较好。鉴于辐射制冷这一优点,本文提出一种新型的辐射对流耦合换热数据机房空调系统,采用辐射-对流耦合换热的方式改善机房内局部过热现象及提高空调系统送风温度。本文首先建立了数据机房物理模型和数学模型,并验证了网格独立性及数学模型可靠性;然后,对传统数据机房空调系统和新型数据机房空调系统的制冷性能进行对比;在明确新型数据机房空调系统制冷性能优于传统数据机房空调系统之后,研究了辐射导流板安装角度、辐射导流板温度、封闭冷通道对新型数据机房空调系统制冷性能的影响;最后,将辐射导流板安装角度设置为30°、辐射导流板温度设置为21℃及封闭全部冷通道,对此工况下的新型数据机房空调系统的送风温度进行了优化。研究结果表明:传统数据机房空调系统下,服务器机架温度普遍偏高,且存在明显的局部热点区域;通过调节送风参数,可以提高传统数据机房空调系统的制冷效率,但会增加空调系统能耗;新型数据机房空调系统制冷效果明显优于传统数据机房空调系统,该系统可缓解数据机房内局部过热问题且使气流组织分布更为合理,有利于降低空调系统能耗;新型数据机房空调系统中辐射导流板安装角度为30°时是制冷效果最佳的角度设置;新型数据机房空调系统中辐射导流板温度不宜高于21℃;新型数据机房空调系统全部封闭冷通道时的制冷效果明显优于比部分封闭冷通道和不封闭冷通道;在保证数据机房冷却效果的前提下,相比于传统数据机房空调系统,新型数据机房空调系统可以将送风温度提高2℃,既满足数据机房的制冷需求,同时也可达到节能减排的目的。本文的研究有助于提高空调系统能效和降低数据中心的能耗,将为数据机房节能后续研究提供一定的参考。