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。     

不同角度反V型蒸发器变风量下换热性能的研究

机房空调的送风方式主要分为两类,即上送风(V型)和下送风(反V型)。通过焓差实验法研究了机房空调中不同角度反V型蒸发器的换热性能。所研究的角度分别为32.5°、39°、45.5°,并且研究了三种角度蒸发器分别在风量百分比为100%、90%、80%、70%时四种情况下的换热性能。对比分析了各种工况下的制冷量、能效比,并且从蒸发温度以及压缩机的吸、排气温度及压力、冷凝温度等方面分析造成这种差异的原因。研究结果表明,当夹角为39°和45.5°时,蒸发温度约高2℃,系统的换热性能较好。与角度32.5°相比,当风量百分比为100%和90%时,最大制冷量均提高2%左右;当风量百分比为80%和70%时,最大制冷量分别提高5.7%和6%,能效比分别提高了3.5%和6.7%。     

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。     

数据机房热管空调系统的实验研究

结合数据机房环境的特点,选取R22和R134a为工质,实验研究了数据机房热管空调系统的换热性能和工质的最佳充液率。结果表明,热管空调系统具有工作温差小、制冷能效比高的特点,随着热负荷的升高,所需排热温差逐渐增大;对比实验发现,工质为R22时空调系统的平均换热能力比R134a为工质时高19.2%,而两种工质的最佳充液率均为80%左右。通过对热管回路中工质温度分布的测量与分析,阐明了充液率过大或过小引起系统换热性能下降的原因。     

以CO_2为制冷剂的微通道换热器热管空调性能试验研究

文中设计了一套蒸发器和冷凝器均采用微通道换热器的分离式热管空调系统,以CO_2为制冷剂,研究了充液率以及室内外温差对系统换热量和能效比的影响。试验结果表明:CO_2的最佳充液率为150%。在最佳充液率下,当室内外温差为6℃、8℃、10℃、12℃、14℃和16℃时,空调系统制冷量分别为1298W、1928W、2718W、3233W、3925W和4543W;能效比分别为4.3,6.3,8.9,10.6,12.9和14.9。可见在充液率一定的情况下,随着室内外温差的增大,换热量和能效比也在逐步增大。     

室外环境温度对房间空调器性能影响的试验研究

利用焓差实验室,改变室外环境温度,对空调器性能参数进行测量,并与标准工况下测定值对比,分析了制冷量、能效比、冷凝温度与蒸发温度等数据。实验数据表明,当空调器在制热工况下,将室外温度从额定工况7℃升高至15℃,蒸发温度升高,最高可达到7.1℃,制热量最大可增加20.8%,性能系数最大可提高13.2%;将室外温度从额定工况7℃降低至-1℃,蒸发温度降低,最低可达到-6.2℃,制热量最大减少25.2%,性能系数最大降低17.6%。当空调器在制冷工况下,将室外温度从额定工况35℃升高至43℃,冷凝温度升高,最高可达到61℃,输入功率增加16%,能效比最高降低11%;将室外温度从额定工况35℃降低至27℃,冷凝温度降低,最低可达到47.4℃,输入功率减小15%,能效比最大提高8.7%。     

办公楼地源热泵空调系统夏季运行特性

以泰安市某办公楼地源热泵系统为研究对象,通过对夏季运行工况的实时监测,得到地源侧出水温度、负荷侧回水温度、机组COP和机组制冷量随室外气温的变化特性。研究结果表明,地源侧出水温度波峰较室外气温波峰滞后22h;机组COP和机组制冷量不仅与室外气温有关,还与空调末端供冷需求有关,在供冷需求相同的情况下,室外气温每升高1℃,机组COP、制冷量升高2.5%;在室外温度相同的情况下,地源侧出水温度每升高1℃,机组COP降低5%。该研究结论为地源热泵空调系统的设计、节能运行提供了必要的参考。     

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。     

机房专用空调性能研究

以名义制冷量为40kW的机房专用空调为对象,研究被控温度24℃、相对湿度50%,冷凝器进风温度-5~35℃条件下的机房空调性能。用焓差实验室测试空调机在不同冷凝温度条件下的性能参数,从而分析系统各部件的匹配关系、整机性能及在变冷凝温度下的综合性能。实验结果表明,调整蒸发器结构、增加风速、合理匹配热量膨胀阀,降低系统部件和管道阻力等,能使机房空调机在标准制冷工况下COP、变工况下COP以及综合COP都有较大幅度提高。     

冬季工况条件对空调冷柜双联机性能的影响

利用中间冷却器将空调与冷柜系统连接构成空调冷柜双联机,其工作原理是利用空调冷凝器出口一部分制冷剂节流来过冷冷柜的冷凝液体。实验研究了冬季工况条件对空调冷柜双联机系统性能的影响。实验结果表明:在固定室内干、湿球温度19℃/11.5℃及冷柜温度条件下,联合运行时,冷柜排气压力及排气温度得到明显下降;随着室外温度的增加空调单位制热量与冷柜单位制冷量耗电量之和逐渐减小,相比于各自单独运行最大节省电量15.4%;在室外温度14℃条件下当制热量与制冷量之比9:1时,单独运行与联合运行耗电量相等。