微通道换热器在热管/蒸气压缩复合空调机组中的应用

热管与蒸气压缩复合空调机组是适用于基站等高发热空间的全年制冷解决方案,在能效、成本和运行维护方面均具有良好的优势。但是复合空调机组换热器尺寸比传统基站空调尺寸大很多,造成整机产品体积大、质量大,在移动通信基站的商业化应用中受到制约。为此,本文提出基于微通道换热器在热管/蒸气压缩复合空调机组中应用的技术方案,与采用铜管铝翅片换热器的热管/蒸气压缩复合空调机组进行试验对比分析。试验结果表明,采用微通道换热器技术,室内机宽度和高度分别减小16%和17%,质量减小22%,室外机宽度和高度分别减小21%和24%,质量减小28%。整机能效比在蒸气压缩制冷工况下提高6.4%,在热管制冷工况下提高4.7%。同时该技术方案较好解决微通道蒸发器翅片冷凝水排水不畅、蒸发器制冷剂分配不均等技术问题。     

气体增压型复合空调机组研发及全年运行能效分析

针对数据中心机房全天候排热降温需求,提出融合蒸气压缩式制冷循环和气体增压分离式热管循环的气体增压型复合空调机组技术方案,设计额定制冷量为10 kW的复合空调样机,并在焓差试验室进行变工况性能试验。结果表明:当室内外温差大于20℃时,即可采用气体增压分离式热管循环替代常规蒸气压缩式制冷循环(两者制冷量相等),且节能率约为8%;机组的能效比EER与室内外温差近似呈线性趋势增长,当室内外温差为30℃时,其节能率达到70%;其全年能效比AEER比常规蒸气压缩式机房空调高40%。该技术为数据中心、信息基站等高发热量空间的低成本、高能效控温需求提供新的途径。     

自然冷却/蒸气压缩复合制冷系统研究

本文研发了一种由蒸气压缩制冷和分离式热管集成的自然冷却/蒸气压缩复合制冷空调系统,分别采用第一工质和由液泵驱动的第二工质进行循环。该系统具有蒸汽压缩制冷、复合制冷和自然冷却3种运行模式,高温季节压缩制冷提供全部冷量,过渡季节压缩制冷补充自然冷却不足的制冷量,低温季节自然冷却提供全部冷量。同时,研制了复合制冷系统样机HKF-200FH,其压缩制冷回路由3个独立的制冷单元并联,并与热管环路通过壳管式蒸发冷凝器相连。蒸发冷凝器的管程作为压缩制冷回路的蒸发器,在压缩制冷模式和复合制冷模式下为通过壳程的第二工质提供冷量。对样机性能进行了实验测试,结果显示：随着室外温度降低,复合系统的制冷量变化较小,能效比EER逐渐升高;压缩制冷模式（环境温度35 ℃）和自然冷却模式（环境温度10 ℃）下机组的制冷量分别为197.38 kW和196.89 kW,EER分别为3.5和15.3。2台系统样机自2014年5月在北京某“EB级云存储实验室”空调示范工程安全可靠的运行至今,监测结果显示,相比传统压缩制冷系统年节能率约为45%,节能优势显著。     

三介质换热器及其在热泵(空调)系统中的应用

针对现有复合能源系统阀门切换、制冷剂优化分布等问题,本文介绍翅片管式三介质换热器及其在复合能源热泵及回路热管/蒸气压缩一体式机房空调系统中的应用。基于三介质换热器的太阳能-空气源热泵(空调)系统采暖季平均能效可达3.74(北京地区,9℃取热),较空气源热泵+辅助电热空调系统可节能30%以上。而基于三介质换热器的回路热管/蒸气压缩一体式机房空调系统在室内外温差20℃时能效比达到20.0,全年能效比达到11.4,在我国大部分地区都有明显的节能效果。翅片管式三介质换热器及复合能源热泵(空调)系统为各类建筑的温度控制提供了有效的节能方式和技术。     

热管复合式制冷机组的研发与应用

研发了一种适用于数据中心等电子设备全天候环境控制的新型高效制冷机组HKF-60FH,其集成蒸气压缩制冷系统、分离式热管系统于一体,具有压缩制冷、复合制冷和热管制冷三种工作模式。压缩制冷单元由4台涡旋式压缩机两两并联构成2个独立的制冷回路,通过变容量控制实现制冷量调节;热管单元使用第二制冷剂,由液泵驱动强制循环;风冷侧采用组合式换热器,其由热管单元的换热器、压缩制冷单元的冷凝器和风机构成。高温季节运行压缩制冷模式,压缩制冷系统的第一制冷剂通过冷凝蒸发器为第二制冷剂提供全部冷量;过渡季节运行复合制冷模式,热管单元满负荷工作,不足冷量由压缩制冷单元提供;低温季节运行热管模式,全部使用自然冷源。HKF-60FH配套应用于某高性能计算机的空调系统,蒸发器设置在服务器桁架内,采用水平送风、闭式循环的气流组织方式,回风温度设定为33℃。性能测试显示:制冷工况(环境温度35℃)和热管工况(环境温度10℃)的制冷量/COP分别为61.3 k W/3.23和59.8 k W/11.3。     

热管复合型机房空调研究与试验

针对数据机房、基站全天候温控需求,提出一种新型热管复合型机房空调系统,并设计出30 k W热管复合型机房空调样机,在标准焓差法实验室进行性能试验。结果表明:当室内外温差(Δt)达到28℃时,由制冷剂泵驱动的热管系统制冷量达到29.6 k W,能效比EER为7.9;当28℃Δt≥15℃时,系统运行复合模式,通过调节压缩机转速补偿热管系统制冷能力不足,实现按需制冷;制冷剂泵的驱动力克服了重力热管背板在水平方向上分液不均的问题,闪蒸气旁通技术解决了平行流蒸发器分液不均的问题;相较于传统压缩制冷系统,热管复合型机房空调系统成本低,全年能效比(AEER)提高50%以上。     

基于自然冷却技术应用的数据中心空调节能分析

本文基于数据中心空调系统的选型和节能设计,以风冷直膨式机组、风冷双冷源冷水机组和热管复合式制冷机组为研究对象,建立了三种类型空调系统的能效计算模型;基于DEST提供的广州、上海、北京和哈尔滨四个城市的气象数据,以相同的空调负荷和回风参数为条件,对三类空调的年均能效(AEER)进行计算和对比分析。结果表明:三类机组的年均能效自南向北随着平均气温的降低而逐渐提高,分别为4.07~4.45、4.00~6.84、4.27~8.20;相比前二类机组,热管复合式制冷机组的节能幅度分别为4.8%~46%和6.4%~16.6%;双冷源制冷机组由于能够应用自然冷却替代或部分替代高能耗的压缩制冷,相比风冷直膨式机组节能优势明显;与风冷双冷源冷水机组相比,热管复合式制冷机组的制冷剂输送功小、换热端工作效率高、没有防冻问题等优点,是年均气温较低地区数据中心空调的首选。     

蒸气压缩循环和空气冷却联合全年制冷装置的研发

介绍了蒸气压缩循环和空气冷却联合全年制冷装置的应用背景、结构原理和实施方式。针对目前全年空调制冷的能耗逐年增长的趋势,降低空调系统能耗已成为人们十分关注的课题。本文研发了一种蒸气压缩循环和空气冷却联合全年制冷装置,可以充分利用低温空气散热降温,具有高效节能的特点。     

制冷工质引射式减压原理及其技术应用

分析常规蒸气压缩制冷系统存在的不足,介绍引射式减压原理,并将其技术应用于制冷(热泵)循环系统,提出新型压缩/喷射制冷循环系统。对改进后的新型制冷系统进行热力学分析,结合制冷工质R134a的制冷工况特性,得出改进后新型制冷系统的优越性能,即提高制冷系统的能量利用效率。对制冷和空调系统节能研究具有一定的指导意义。     

蒸发冷却/凝与热管复合型空调技术在数据中心的应用

调研蒸发冷却技术在数据中心应用情况,并分析几种蒸发冷却与蒸气压缩制冷系统复合型空调系统,结果表明:直接蒸发冷却无法保证空气品质,在数据中心应用受限,间接蒸发冷却可以很好地与蒸气压缩制冷系统分别在蒸发侧及冷凝侧复合,现有空气侧复合型蒸发冷却系统可利用自然冷源的室外空气湿球温度达到21.8℃,自然冷源利用率高,但存在系统体积大、风阻大的缺陷;水侧复合型蒸发冷却系统可利用自然冷源的室外空气湿球温度达到15℃,但系统成本较高;采用冷冻水末端的带蒸发冷却/凝的热管复合型空调系统存在中间二次换热问题,可利用自然冷源的室外空气湿球温度达到13℃;采用制冷剂末端的带蒸发冷却/凝的热管复合型空调系统可利用自然冷源的室外空气湿球温度达到19℃,适用于数据中心全年制冷。     

Cooling mechanism of a solar assisted air conditioner: An investigation based on pressure–enthalpy chart

This paper reports a theoretical study of a conventional vapor compression air conditioner combined with a solar energy source. This system comprises two parts: the cooling mechanism and the solar heat source to operate it. Only the cooling machine part will be considered here, in which the refrigerant temperature leaving the immersed coil inside the storage tank can be calculated directly from the pressure–enthalpy diagram of the operating refrigerant. The investigation has been made using a new low global warming potential refrigerant that belongs to HFO family as an alternative to two high global warming potential refrigerants that belong to HFC family. These are R-1234ze(E) as an alternative to R-134a and R-410A. Comparisons between the classical vapor compression air conditioner and the solar assisted air conditioner and also between the selected refrigerants are investigated. The effects of the refrigerant temperature leaving the storage tank on the main performance parameters such as the coefficient of performance, the gain based on compression work, and the required condenser surface area are discussed.     

采用微通道换热器的热泵型空调器性能研究

基于对采用自行研制的微通道换热器的热泵型空调器的实测结果,计算分析采用微通道换热器的热泵型空调器的能效提升效果。结果表明,在保持换热面积一定的情况下,采用微通道换热器可以使热泵型空调器的制冷和制热的能效提高20％以上。     

冷热联合储能式电动汽车空调系统的设计与经济性分析

介绍冷热联合储能式电动汽车空调的概念,对其储能性能进行分析,提出2种系统设计方案并进行比较。以S公司的一款电动汽车为例进行经济性对比分析,得出采用冷热联合储能式可以节约汽车制造成本20%以上或者增加30%左右的行驶距离。最后对制冷和制热运行模式进行优化,提出最大化利用储存冷热量的运行方案。     

动力型分离式热管设计与试验研究

为了研发数据机房用蒸气压缩/热管复合型环控系统,进行动力型分离式热管模块的设计和性能试验。热管系统采用平行流冷凝器和管片式蒸发器,由屏蔽泵提供循环动力,并由调节阀控制供液量。在标准焓差法试验室进行热管模块的制冷性能试验,结果表明：1热管系统在设定工况的制冷性能达到设计指标,验证热管系统参数匹配的合理性和实用性;2热管模块的制冷量、EER与室内外温差近似为线性关系;3液泵驱动的动力型分离式热管系统运行稳定、可靠,解决了重力型分离式热管的运行稳定性问题,简化了系统的安装,易于实施流量调节和能量控制。     

蒸发冷却式热管与蒸气压缩复合数据中心空调系统性能实验研究

为解决传统数据中心空调系统能耗高和冷却效率低等问题,本文提出了带有蒸发式冷凝器的制冷剂泵驱动热管与蒸气压缩复合数据中心空调系统,实验分析了不同室外温度与冷凝器风速下系统的运行性能.结果表明:在热管模式下,当室外温度低于0℃时,降低冷凝器风速能够提升系统COP;当室外温度高于0℃时,增大室外机风速能够提高系统节能性.降低...     

基于复合热源的热泵型空调器

提出将空气-水作为热泵型空调器的复合热源。根据当前的研究状况,初步设计空气-水复合热源热泵型空调器,利用热力学原理分析该空调器的工作循环和特点,结果表明该空调器的制冷性能高于空气源热泵空调器,制热和室外换热器结霜状况得到一定改善。     

双蒸发温度的温湿分控空调机组实验研究

针对传统热湿联合处理中存在的能源浪费、热湿平衡不匹配等问题,本文利用EnergyPlus软件对上海市某住宅建筑进行全年逐时负荷模拟。根据模拟结果将温湿度独立控制技术与双蒸发温度压缩机结合在一起,搭建了基于双蒸发温度的温湿分控空调机组实验台。在进行相关理论计算的基础上对其在全年工况下运行特性进行实验研究。结果表明:将具有双蒸发温度压 缩机的空调机组用于温湿分控空调系统是可行的,机组运行可靠且满足设计要求。夏季设计工况下该机组压缩机能效比为3.5,比同冷量常规空调变频压缩机的能效比3.04提高了14.8％。同时,冬季设计工况下该机组压缩机能效比为4.3,相对于同冷量常规空调变频压缩机而言,双蒸发温度的温湿分控空调机组节能性显著。     

基于湿帘蒸发冷却技术回收利用制冷冷凝水的分体式空调设计与实验应用

分体式空调在我国建筑中广泛使用,暖通空调能耗占建筑能耗可达到40%~50%,分体式空调的节能优化设计是空调节能的重要环节。分体式空调在湿负荷较大的场所,每1kW冷负荷每小时产生约0.8kg的冷凝水,冷凝水温度较低约为10~15℃。空气露点温度越高,含湿量越大,产生的冷凝水越多,而冷凝水需要设置排水管进行有组织排放,这既造成冷凝水冷量浪费又增加了排水管的管材使用。本文提出了一种基于湿帘蒸发冷却技术回收利用制冷冷凝水的分体式空调设计与实验应用。通过实验、计算和对比分析出利用制冷冷凝水后的实际节能效果,结果表明:通过利用湿帘蒸发冷却回收利用制冷冷凝水的分体式空调不仅可以提高制冷量约4.612%和能效比约9.302%,降低冷凝温度约4.685%,而且不需要设置排水管。     

Energy roof as heat pump source/sink

An energy roof was considered both as a source for a heat pump and as a sink during the summer for a machine acting as an air conditioner. Performance looks very promising compared with similar systems which are equipped with finned coils utilizing the outside air as source/sink.     

房间空调器综合性能优化及应用研究

制冷量、制热量、能效比和噪声是房间空调器最重要的性能指标。通过对空调器的噪声控制和降低噪声方法进行研究,合理处理空调器噪声、节能与产品成本的关系;采用提高空调器配机系数和高传热系数的热交换器提升空调器能效系数和冷重比。从理论分析结合实际操作方法,介绍了在降低噪声和产品成本的同时,提高空调器产品能效比、冷重比、配机系数等性能优化方法,并取得较好效果。