数据机房液氮翅片管换热器系统降温效果

提出一种超低温翅片管换热器系统,以液氮为冷却介质,翅片管换热器为换热设备。采用实验方法在机房定发热量、翅片管换热器串联的条件下,研究系统液氮质量流量一定(为35kg/h)、不同启动温度(43、45、47℃)工况以及启动温度一定(为43℃)、不同液氮质量流量(25、35、60 kg/h)工况对数据机房降温效果的影响。在液氮质量流量为35 kg/h,启动温度分别为43、45、47℃时,房间内最高测点温度分别升至44.0、45.5、47.5℃后开始降温,最终均趋于稳定。在启动温度为43℃、液氮质量流量为25 kg/h时,房间内最高测点温度升至47℃,未达到降温效果;液氮质量流量为35 kg/h时,开启液氮冷却系统100 min后,最高测点温度降至41℃,房间温度最终稳定到热平衡状态;液氮质量流量为60 kg/h时,房间降温速度快,开启液氮冷却系统70 min后,房间内最高测点温度降至34℃。通过控制翅片管换热器系统启动温度与液氮质量流量,可应对数据机房停电事故,实现快速降温,保证数据机房不间断运行。     

通讯基站柜内空调的传热传质模拟分析

基于实际气候数据及空调设备数据,运用fluent对机柜内进行传热模拟,并分析外界温度和风速变化对机柜内温度梯度的影响。模拟结果表明:当室外环境达到37℃,风速0.01m/s状态,只能给机柜20%空间初步降温;边界温度达到47℃,风速或者柜内循环风量提高100%,机柜内33℃以下空间将提高2.74%。当机柜内空气循环空间减小8.89%,温度每增加10℃机柜内33℃以上空间增加54.55%;机柜壁面温度47℃时,风速增加100%,机柜内33℃以下空间增加1.56%。     

自然冷源应用于小基站的节能效果

在济南某基站安装了笔者自主研发的自然冷源降温系统,对其室内降温特性进行了测试分析。结果显示,其节能效果随室外温度降低而提高。对测试数据进行了拟合分析,代入济南近6年天气温度离散逐时值,计算了不同室内温度上限值时的能耗数据,结果显示新系统节电率和节电量随上限值的升高而分别提高和降低。基于2016年天气数据,室内温度上限值为22,26,28,30℃时自然冷源降温系统的节电量分别为3 425.76,2 929.88,2 403.97,1 784.22 kW·h,节电率分别为28.44%,37.66%,42.57%,50.77%。     

通信基站机房节能方案的实测与模拟研究

通信基站机房中的电池工作温度范围为15～25℃,而其他设备的安全运行温度范围在-40～55℃,因此,对电池温度进行独立控制,可大大降低机房空调能耗。同时,在机房内外温差较大时,采用机械通风的方式利用室外空气为机房内降温也可实现节能。通过理论和数据的实测采集,分析通信基站电池保温和智能通风两种方式对降低基站系统能耗的节能潜力;利用CFD数值模拟计算的方法得到室外温度变化时,采用智能通风所能达到的室内温度范围。     

分离式热管型机房空调性能实验研究

介绍了分离式热管型机房空调的工作原理、实验装置及数据处理方法.对发热机柜出风温度、蒸发器出风温度、系统COP和能耗的变化规律进行了实验研究.实验结果表明,在环境平均温度20℃时,分离式热管型机房空调系统可以将发热机柜出风温度控制在限定范围内,保证设备稳定运行;COP变化范围为4.66～13.9,实验平均COP可达9.0...     

地道风与太阳能烟囱通风复合系统适应性研究

通过建立地道风与太阳能烟囱通风复合系统三维稳态模型,采用正交模拟试验研究了系统在地道长度、太阳能烟囱高度、地道进风口与太阳能烟囱出风口面积比等因素影响下的适应范围。研究结果表明:地道进风口与太阳能烟囱出风口面积比是影响房间通风量的主要因素,面积比为0.8时,通风量最大;地道长度和太阳能烟囱高度是影响室内温度的主要因素,烟囱高度为2~3 m时,降温效果最佳,可降低约4.6℃,地道长度保持在1倍房间长度以上,该复合系统的降温效果最佳,可适应的室外温度最高限值约为32.6℃。     

某数据机房气流组织模拟及运行优化

对某采用风管精确送风的数据机房进行数值模拟,分析机房的温度场和气流组织情况,评估了部分空调机组出现故障或空调温度设定值提高时,机房的温度场分布及对设备运行安全的影响。CFD模拟结果表明,风管送风温度偏低,运行中可能存在结露的风险;如果1台空调压缩机出现故障,在维修恢复前将该台空调整机关停可减轻故障对机柜散热的影响;如果把温度设定值从22℃提高到25℃,机房整体温度随之升高,机柜进排风温度也会上升2~3℃,运行不安全。     

新广州火车站自然通风潜力分析

运用多区域网络模拟工具ContamW对新广州火车站进行了自然通风设计优化。优化结果为:当室外温度低于21℃时,只需自然通风即可满足室内通风换气和热舒适要求;当室外温度为21~28℃时,可自然通风区域首先利用自然通风,当室温不能保证时再开启空调降温,其他区域运行空调系统降温;当室外温度高于28℃时,全部空调系统运行,建筑门窗处于关闭状态。     

数据机房分离式热管系统应用分析

分离式热管系统是一种实现数据机房高效排热的冷却方案,目前在国内数据机房已得到了一定的应用。常用的热管系统形式主要有机柜级热管系统和列间式热管系统2种,通过实验结论、工程测试和数值模拟,对2种热管系统在北京某数据机房的应用效果进行了分析。结果表明,在数据机房这种多热源非均匀散热的环境下,机柜级热管系统受热源的非均匀性影响较大,当各机柜之间发热量差异较大时,运行情况较不理想,蒸发器进出口温差最大达到了9.3℃;而相比之下,列间式热管系统的应用可以显著减少并联蒸发器的数量,提高各蒸发器之间负荷的均匀性,当不同机柜之间的发热量最大相差5倍时,经过热通道的混合后,各台列间空调所承担的负荷最大仅相差1.5倍,运行情况更为理想。鉴于此,当数据机房中各个机柜之间发热量差别较大时,应首选列间式热管系统作为分离式热管系统的应用形式。     

市区高压变电站房封闭式降温系统理论探讨

我国城市市区有很多室内变电站房,其在工作时产生的热量大需要通过通风系统来保证室内正常的工作温度。传统的变电站通风系统包括自然通风、机械通风等。自然通风降温能力低且不稳定;机械通风降温能力相对较大,但噪声污染严重;另外这种开放式通风系统室内易于积灰,进而引起电线跑电甚至机组烧毁最终造成市区大面积停电等事故。提出一种封闭降温系统,可阻断灰尘的侵入,对其可行性及与封闭式空调系统相比的经济性进行了分析。结果表明:经过合理的设计,该系统可满足夏季温度最高日达到国家要求的电抗室内温度不超过40℃的要求,并且该系统比空调系统更为节能。     

数据机房基于平板微热管阵列的自然冷能换热器性能研究

针对数据机房内空调系统全年不间断运行导致的高能耗问题,本文将平板微热管阵列与多孔通道平行流管有效结合,设计了新型室内侧微热管阵列式气-水换热器末端,在冬季或过渡季节利用自然冷能对数据机房整体环境散热降温。实验利用多功能气候实验室模拟机房28℃室内环境温度,对换热器在不同供水温度、水侧流量及风量下的换热性能及阻力特性进行了研究。结果表明,实验条件下换热器最大换热量为8. 79 k W,空气侧最大阻力为252. 6 Pa,水侧最大阻力为8. 79 k Pa。风量以及冷热流体的进口温差为影响换热器性能的主要因素。采用传热单元数法(ε-NTU)得到换热器最大效能达到85. 8%。当冷热流体进口温差较大( 20℃)时,系统平均等效能效因子τ值大于19,当温差较小(8℃左右)时,系统平均等效能效因子τ保证在7. 8以上。将本文换热器与采用百叶窗翅片形式的板翅式换热器的传热因子j和摩擦因子f进行了对比分析,换热器的综合性能评价指标j/f~(1/2)提升了10. 47%。该换热器具有良好的传热性能及较小的阻力特性,为其在数据机房的应用提供了依据。     

苹果冷藏库降温预测模型及影响因素研究

为研究果蔬在冷库贮藏过程中的降温规律,以西安某实际冷藏库为研究对象,基于动态热平衡理论,建立苹果冷藏库降温过程温度随时间变化的数学模型,并对所建立的模型进行已有实验验证,进而分析相关因素对降温性能的影响。研究结果表明:货物堆风速、进货温度对苹果降温影响较大,进货量为10%,进货温度为4℃时,货物堆风速0.3 m/s的冷却时间比货物堆风速0.5 m/s、1 m/s下的冷却时间分别增加了31.2%、84%。在进货量10%,货物堆风速0.3 m/s下,进货温度为15℃时的冷却时间比进货温度4℃下的冷却时间增加了126%。在货物堆风速0.3 m/s,进货温度4℃下,进货量对苹果降温影响较小,20%进货量比5%进货量增加了3倍,但冷却时间仅增加了11.7%。     

数据机房用分离式热管散热器运行特性分析

信息化水平的不断提高直接带来了数据中心耗电量的急剧增加。数据机房不同于一般的公共建筑,考虑到隔热、隔湿及洁净度的要求,即使在冬季也需供冷降温。而在满足散热需求的前提下,最大限度利用自然冷源则是降低空调能耗的最有效方法。但目前自然冷源的利用中常出现受环境影响大、节能效率低等问题,热管式散热器能将室内外空气完全隔绝,具有启动温差小、体积小、安装灵活等优点,在机房节能中有很大的应用潜力。以节能和良好的环境适应性为目标,对数据机房应用分离式热管的被动式散热方式进行了理论分析。以本学科工程领域现有技术为基础,理论分析了应用分离式热管的意义及优势,定义了分离式热管蒸发段及冷凝段的换热效率,建立了数据机房应用分离式热管散热系统的理论分析模型,以某名义排热量为30 kW的管翅式换热器为例,研究换热效率随风量的变化关系,得出分离式热管散热下可运行的最高允许室外温度、全年运行时间、功耗及全年节电量等关键参数。以某一30 kW冷负荷数据机房为模型进行CFD软件模拟,获得了采用分离式热管散热器的机房内部温度场分布,并与普通空调进行了比较。针对室外温度下降所引起的室内侧送风温度过低问题,提出减小室外侧风量的具体改进措施。利用理论模型设计分离式热管换热系统蒸发段和冷凝段,提出可根据热负荷及实际机房灵活配置,建设成本低,有效适应机房现有散热系统的方法。主要结论如下:(1)分离式热管散热器应用于数据机房散热,换热效率随着风量增加而减小,分离式热管散热器应用于数据机房散热,换热效率随着风量增加而减小,但可利用室外冷源的温度升高,可利用室外冷源的时间也随之增加,可根据换热器及所在地区设计最佳风量。(2)分离式热管散热下风量较大时,机柜进风温度比普通空调散热更为均匀,机房内热环境更好,可减少机房内局部热点。(3)若风量不变,分离式热管散热器蒸发段送风温度随室外温度降低,并有可能低于机房送风的标准温度。可通过减小室外侧风量使室内蒸发段出风温度满足数据机房送风温度,同时散热器的能效也可进一步提高。     

基于对流辐射耦合换热的新型数据机房空调系统

针对现有数据机房存在局部环境热点的问题,提出了一种新型的对流辐射耦合换热空调系统。建立数值模型对典型数据机房空调系统进行了模拟研究,通过将模拟结果与实验数据进行对比分析,验证了该模型的可靠性。对比研究了新型数据机房空调系统与传统数据机房空调系统的流场分布及制冷性能。结果表明:在相同的送风温度下,新型数据机房空调系统的机架进口温度分布更加均匀;在满足ASHRAE标准的前提下,新型数据机房空调系统的送风温度可以提高2℃,能够有效降低数据机房的电能利用效率;辐射板对数据机房局部热点的改善效果明显,辐射板的温度设置为31℃较为合理。     

西安办公建筑相变蓄热通风技术的季节适宜性研究

以西安地区一栋典型办公建筑为例,运用EnergyPlus数值模拟软件研究了相变蓄热通风技术在过渡季节和炎热季节的应用情况。采用日累计降温幅度ΔT和降温潜力百分比J两个指标对其降温效果进行评价,分析了相变材料充分发挥相变潜能时室外干球温度的日气温特征,并基于ASHRAE 55热舒适模型评价了该技术对室内热环境的改善情况。结果表明:当室外干球温度最大值高于相变区间上限值3℃时,最低温度低于相变区间下限值3℃,且日平均温度处于相变区间范围内时,相变蓄热通风技术能够充分发挥相变蓄能作用;该技术在过渡季节的应用效果优于炎热季节,与夜间自然通风技术相比,该技术可使整个过渡季节室内空气温度降温幅度提高14%,室内操作温度满足ASHRAE 55标准的80%,可接受温度范围的小时数提高8%,而整个炎热季节室内空气温度降幅只提高5.6%,室内操作温度满足ASHRAE 55标准的80%,可接受温度范围的小时数仅提高1%。     

重庆某高校学生公寓夜间通风实验研究

针对7个室内布局基本相同的房间进行了夜间通风的实验研究,分析了不同天气状况、不同建筑朝向、不同阳台门开启度及不同控制方案条件下,夜间通风对学生公寓的降温效果。实验结果表明:阴天室内夜间温度降幅最大可达0.5℃,晴天降幅最大可达0.6℃;换气次数越大、通风时间越长,夜间通风的降温效果越明显;在夏季多阴雨天气的重庆地区,大力推广夜间通风降温技术,且使空调系统与夜间通风合理地联合运行,有利于实现建筑节能。     

严寒地区被动房热泵空调机组冬季性能测试与分析

由于被动房围护结构具有良好的保温隔热性能，而严寒地区冬季时间长，室内外温差大、比焓差大，因此新风系统能耗在供暖空调系统总能耗中占比较大。本文对严寒地区某被动房的新风系统冬季运行参数进行了测试，对空气源热泵机组在严寒地区的运行效果进行了分析。结果表明：实际运行时，当室内人员较少时，该机组送风温度、送风量均能满足设计标准和舒适度的要求；热泵机组随室外空气温度的降低出现制热量不足的情况，当室外空气温度升高到-7℃时，该机组的性能系数达到了1.87,高于标准下限值要求。建议该机组在室外空气温度高于-7℃时工作。     

控制室内建材散发挥发性有机物浓度分布的空调系统提前开启时间研究

提前开启通风或空调系统可保证室内空气品质或温度在人员进入室内时达到可接受的水平。基于污染源可及性和数值模拟,分别研究了等温和非等温通风条件下污染物浓度分布达到稳定所需的时间与提前开启时间。结果显示:在等温通风条件下,当换气次数为1h-1时,8种典型通风方式下污染源可及性达到稳定的时间为6~16h;在非等温通风条件下,空调系统提前开启时间可由污染物浓度分布达到稳定的时间来决定;而在较高的换气次数(≥4h-1)下,空调环境室内平均温度和呼吸区挥发性有机物(VOC)平均浓度达到稳定所需的时间接近,为1~3h,为控制污染物浓度分布设计的空调通风系统提前开启时间仍可根据为加热或冷却房间空气温度设计的提前开启时间来确定。     

国家电网某机房末端断水温升数值模拟与实测对比验证

对国家电网某机房进行了末端空调水阀从关闭到开启整个过程的实测与数值模拟对比研究,结果表明：冷、热通道机柜前门上温度传感器的模拟平均误差分别为3.1%和3.6%,瞬态模拟温升的整体变化趋势一致;冷通道各个传感器的逐时平均误差最大值为13.88%,平均值为9.31%。经安全运行策略分析可知,提出的优化方案能保证冷通道传感器温升极限全部在32℃以下,数值模拟可以有效预测机房IT设备的温度上升情况,减少机房温升灾难事件的发生。     

重庆市某大学图书馆阅览室冬季热环境研究

以重庆市某大学图书馆阅览室为研究对象,对环境参数开展现场测试。结果表明,自然通风下实测和理论的热中性温度分别为19.36℃和21.35℃;空调供暖条件下实测和理论的热中性温度为20.34℃和22.39℃。空调供暖下室内平均温度为23℃,比规范限值高出3℃。自然通风下室内平均温度为22.6℃,建议间歇开启门窗。