高性能计算机用热管复合制冷系统设计研究

根据高性能计算机全天候温控的需要,提出了综合应用蒸气压缩和动力型分离式热管制冷技术的复合冷源方案。在冬季及春、秋过渡的低温季节,运行热管循环不仅大幅降低环控装置的能耗,而且可以避免在低温环境运行压缩式制冷易发生的冷启动、回油润滑等问题。提出了蒸气压缩制冷、蒸气压缩/热管复合制冷和热管制冷的分区工作模式,引入复合制冷模式有效拓宽了热管运行温区,大幅提高了制冷系统的综合COP。模拟分析了在北京地区应用热管复合制冷技术的节能性能,相比常规的压缩制冷节能率高达40%。研究表明:热管复合制冷系统具有显著的节能减排优势,特别适用于全天候工作的机房、基站等高热密度电子集成系统的温控。     

自然冷源在家用冰箱系统应用及性能分析

空气自然冷源已逐渐用于制冷系统中,引入自然冷源能提高冷凝器出口过冷度,或将自然冷源冷却载冷剂经节流直接引入蒸发器,可有效提高系统COP;基于国内冬春季温度≤5℃的自然冷源分布状况,设计了一种引入自然冷源用于家用冰箱的新型制冷系统,并建立热力学计算模型,分析了不同自然冷源工况时冷凝器过冷度在0、5、10、15℃下的系统COP、压缩机指示功率、系统耗电量及冷凝器热负荷,经计算,冬春季时与传统家用冰箱制冷系统相比,系统COP提高了12%,日均系统耗电量节约0.48kWh。     

天然冷源系统在水电企业应用研究

为研究天然冷源系统在水电企业应用的可行性,在SWOT分析方法的基础上,建立了天然冷源系统节能量与总投资关系的数学模型,得出模型的分析解,并提出了天然冷源节能投资系数(CEIC)的定义,分析了其在不同总节能量及冷源系统总投资条件下的变化规律,基于该模型对溪洛渡水力发电厂地下厂房天然冷源系统进行了特征参数计算及验证。研究表明,天然冷源节能投资系数受总节能量和系统总投资影响,当系数≥1时认为是应用可行的,系数≥2.5认为该系统具有良好的节能效益。     

跨季节土壤蓄冷过冷商超CO2制冷系统性能分析

本文针对商超冷冻冷藏系统节能降碳的需求,提出了跨季节土壤蓄冷过冷商超CO₂制冷系统,通过将冬季的冷能存储于土壤,夏季提取出来用于对气体冷却器出口的流体进行过冷,以改善高环境温度下CO₂制冷系统的性能。基于土壤蓄/释冷系统的热阻–热容模型,建立跨季节土壤蓄冷过冷商超CO₂制冷系统的动态仿真模型,选取北京与哈尔滨作为典型城市,对土壤蓄/释冷系统的温度场进行分析,并进一步对系统热力学性能和能效进行分析。结果表明城市气候对系统蓄/释冷模式影响显著,在环境温度较高的地区采用跨季节土壤蓄冷过冷技术时系统具有更高的过冷度和排气压力,并且系统能效提升更加显著,北京和哈尔滨在典型周内平均COP提升率分别为8.97%和8.33%。     

不连续冷源布局多孔介质内热流耦合LBM数值模拟

为研究不连续冷源边界对内置发热体多孔介质方腔内传热及流动的影响,采用格子Boltzmann方法对REV尺度下多孔介质方腔内的自然对流进行计算,并研究瑞利数（Ra）、达西数（Da）、孔隙度对多孔介质方腔内传热流动的影响.发现Da对方腔内的流体流型影响很大,Da为10^-4时,多孔介质方腔内只有一个涡流,而Da为10^-2时,方腔内有两个涡流.增大Ra、Da、孔隙度可以提高冷源壁面的平均努赛尔数（Nu）,增强散热效果,孔隙率对平均Nu影响程度和Da的大小有关.当冷源布置在壁面上方,壁面的平均Nu随Ra的增加剧烈变化,方腔处于高Ra条件下时,将冷源布置在边界的上方可以提高散热效果.6种布置方案中Case 6的散热效果最好.     

温度传感器偏差故障对冷源系统的影响分析

偏差故障是冷源系统温度传感器最常见的故障之一,影响中央空调冷源系统的节能可靠运行。以夏热冬暖地区某建筑中央空调冷源系统,搭建Trnsys仿真模型,以室外干球温度传感器、冷冻供水温度传感器、冷却进水温度传感器为研究对象,探讨三种温度传感器发生不同程度偏差故障时,与冷源系统其他运行参数的耦合作用,及其对冷水机组工作性能和系统能耗的影响。结果表明：不同温度传感器偏差故障对系统其他运行参数、冷水机组工作性能及系统能耗影响规律不同。与其余两种温度传感器相比,室外干球温度传感器偏差故障对系统影响相对更大。     

自然冷源陈列柜食品温度分布的数值模拟

利用自然冷源对陈列柜供冷时,研究食品包温度与自然冷源温度、送风速度之间的关系。结果表明:柜内食品包的温度分布是不均匀的,总体变化情况为上低下高,底层食品包温度最高,左右两边对称;底层前排与顶层前排食品包温度随着自然冷源温度的升高而升高,且两者食品包间的温差在逐渐减小;底层前排与顶层前排食品包的温度随着送风风速的增加逐渐降低,且变化趋势逐渐变小。     

冷源方式选择对CEC影响的分析

以空调系统能耗系数CEC(Coefficient of Energy Consumption)即空调设备全年总能量消耗量与假想空调负荷累计值之比作为空调系统能耗性能评价指标,对天津地区某典型办公大楼建筑空调系统选用水源热泵和溴化锂冷热水机组条件下的能耗状况进行计算与分析。并证明了与采用水源热泵的空调系统相比较,采用溴化锂冷水机组的空调系统节电不节能。     

高温超导直流电缆低温制冷系统设计

研制了一套高温超导直流电缆低温制冷系统,冷源采用斯特林制冷机与抽空减压泵,二者与冷箱并联耦合可以实现独立维护与检修,配备两套泵箱并联运行,可以实现在线快速切换和维护,设置补液容器向冷箱补液,减小冷箱补液时的温度波动。制冷系统实现了过冷液氮循环,可输出净冷量大于3 500 W@70 K。     

CO)2复叠式制冷机组应急冷源设计研究

CO2以其优良的热力和环保性能在商用制冷领域具有广泛的应用前景,提升CO2制冷系统安全性和可靠性是相关技术研究的重点之一。根据商用R134a/CO2复叠式制冷机组研发和冷链物流领域的应用需求,配套设计了应急冷源作为安保辅助装置,当制冷机组在设备故障、停电等非常规条件下停机时,应急冷源即刻启动工作,维持低温级储液器内CO2液体温度在设定范围内波动,确保低温级循环回路的压力在安全范围内,并为复叠式制冷机组的快速启动提供条件。建立了被控对象数学模型,模拟分析了应急冷源运行时被控对象热工参数的变化规律,结合能耗和可靠性因素优选了应急冷源的启/停比和制冷量,进行了应急冷源制冷系统的设计。