数据中心空调系统节能降耗研究进展

介绍了数据中心空调系统负荷特性和能耗现状,分析了包括风冷直接膨胀式、水冷直接膨胀式、冷冻水型机房空调等常规机房空调机组的适用情况,论述了目前重点的研究方向即气流组织优化、局部热点消除与液体冷却以及自然冷量利用三方面的研究进展。进一步,综述了热管式机房空调、分离式热管型空调系统(SHP)、分离式热管结合分体式空调系统的研究进展和最新的研究成果。     

数据机房用热管复合式空调节能性试验研究

为改进现有数据中心制冷空调系统耗能大、运行成本高等不足,设计了一套分离式热管与蒸气压缩式空调复合使用的机房空调系统,试验研究了其在不同环境温度下的制冷量和能效比,并对该复合空调系统节能性进行了分析。试验结果表明:当室外侧环境温度为7℃时,分离式热管制冷量达到最大值4575W,EER高达17.99。因此在冬季或春秋过度季节,仅运行热管工况,就可以满足机房制冷需求。综合全年空调运行工况分析,在哈尔滨、北京和广州地区全年分别至少有67%、52%和19%的时间不需要开启压缩机制冷,这可以大大降低机房制冷系统的能耗。     

动力型分离式热管在机房空调中研究与应用

针对数据机房全天候空气调节需求,设计30k W动力型分离式热管模块,在标准焓差法实验室进行动力型分离式热管性能实验,结果表明:(1)屏蔽泵能够为热管系统持续提供足够驱动力,保证热管系统稳定、可靠的运行;(2)当热管系统回气温度与室外环境温度差≥ΔT时,热管系统制冷性能在设定工况下达到设计指标,验证了动力型分离式热管系统合理性和适用性;(3)动力型分离式热管系统的制冷量、COP随着室内外温差近似线性增长,在外界环境温度≤10℃的较宽的温度范围内使用热管系统替代蒸汽压缩式制冷系统,实现数据机房和通讯基站空调系统的低成本运行,大幅度节能减排;(4)针对机房负荷多变情况设计快速精确调节流量控制装置,实现对整个系统实施流量调节和能量控制,为热管系统控制策略设计提供了有价值的数据。     

分离式热管蒸气压缩复合式空调的实验研究

因为基站机房内部的热流密度非常高,需要空调全年运行,导致用电量很大。为此,设计了一套分离式重力热管蒸气压缩复合式空调。它可以根据机房的工况在热管模式、空调模式和热管空调复合模式之间自由切换,从而降低系统的全年总能耗。实验结果表明:在室外温度为15℃、进风温度为35℃时,新系统制冷量达18.5kW,能效比为4.4;当室外温度为15℃、进风温度为25℃时,制冷量达14.6kW,能效比为3.5;与传统的空调相比,新系统的年节能率在20%到55%之间。     

分离式螺旋热管蓄冰过程动态特性模拟

在提出分离式螺旋热管蓄冷空调系统的基础上,建立了螺旋热管蒸发段蓄冰过程的理论模型,分析了单位时间内管外结冰厚度、管外冰层厚度、蓄冰率、单位时间蓄冷量以及系统总蓄冷量随时间的变化关系,并对三种不同管径的螺旋热管的蓄冰特性进行了分析研究,研究结果表明在螺旋热管曲率半径相同的条件下,增大管径可以提高系统的单位时间蓄冷量。     

采用微通道换热器的分离式热管空调性能的试验研究

设计了基于微通道换热器的分离式热管空调系统,针对充液率、室内外温差以及冷凝器布置方式对空调性能的影响进行了试验研究。结果表明:高充液率和低充液率均会使分离式热管空调换热性能降低,系统最佳充液率为110%左右;室内外温差对分离式热管空调性能的影响显著,传热量随着温差的增大而增大,分离式热管空调传热量在20℃温差时比8℃温差时增加了348%;微通道冷凝器垂直布置时比平行布置时空调系统的充注量小,制冷量大。     

基于自然冷却的数据中心空调节能和经济性研究

绿色数据中心建设的关键之一是机房空调系统的节能设计和运行管理。建立了直膨式、双冷源冷水和热管复合式三类风冷空调系统的能效模型,依据广州、上海、北京和哈尔滨四个地区的气象数据,设定相同的空调负荷和回风参数,对三类空调的年均能效(AEER)进行对比分析,由南至北随着年均气温降低其AEER逐渐提高,分别为4.00~4.38、4.02~7.06、4.24~8.14,相比前二类空调系统,热管复合式的节能率分别提高5.6%~46%和5.0%~13.3%;应用技术经济评价方法,计算了三类机房空调系统在上述四个地区的动态费用年值,对比显示热管复合式空调系统的费用年值分别降低2.1%~39%和3.5%~9.7%。     

热管与蒸气压缩式复合机房空调系统实验研究

搭建了高效利用室外环境空气冷能的分离式热管与蒸气压缩式复合机房空调系统实验台,对系统在热管工况和蒸气压缩式工况的性能进行了实验研究。结果表明:复合空调系统在热管工况下换热量随换热温差、高差、风量的增大而增大;当换热温差进风温差从11.6℃增加到17.4℃,换热量增加了14.4%;风量由2937.4m3/h增加到4196.3m3/h,换热量增加了5.4%;高差由1.1m增大到2.0m,换热量增加了8.3%;该系统的最佳制冷剂充注量为5.4kg。该系统在蒸气压缩式制冷工况下也具有良好的运行效果,且可实现两种模式的灵活切换,表明该复合空调系统是一种的高效可靠机房空调系统。     

两种非等温送风恒温恒湿机的实验研究

恒温恒湿机的用途之一是通过给机电设备机房降温,完成对电子设备的降温.去掉中间的降温媒介,直接对电子设备发热截面进行吹风降温,可以减掉机房照明和维护结构的发热量,从而节省电能.对于各部位发热量不同的设备发热截面,可以通过非等温送风型恒温恒湿机,实现从冷却设备到被冷却设备的点对点降温.对于两台发热量不同的电子设备,可以应用...     

双级热管转轮除湿空调系统性能研究

转轮除湿空调系统是将转轮除湿机与常用冷却方式相结合实现空调制冷的新型空调系统。为降低转轮除湿空调系统的再生能耗以及提高系统的冷却能力,本文提出双级热管转轮除湿空调系统,系统利用重力热管的冷凝段实现转轮除湿机的再生,蒸发段实现处理空气的冷却。建立了双级热管除湿转轮空调系统传热传湿模型,模拟分析了系统在不同工况下系统的降温除湿特性。研究表明,处理空气进口温度越高,系统的冷却能力越强但系统的除湿能力降低;处理空气湿度越高,系统的除湿能力越强,但系统的冷却能力降低;再生温度越高,系统除湿能力越强,系统热力性能系数越低,但冷却能力降低。综合降温除湿能力及节能要求,双级热管转轮除湿空调系统的再生温度不宜过高,推荐≤80℃。