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。     

两种动力型分离式热管系统的试验研究

针对数据中心自然冷却需求,研究气体动力型分离式热管与液体动力型分离式热管,设计10kW复合空调样机,在标准焓差法试验室进行性能试验。结果表明:当室内外温差达到20℃时,即可利用气体动力型分离式热管替代蒸气压缩式制冷系统(相同制冷量),实现节能8%~10%;当室内外温差达到30℃时,液体动力型分离式热管系统制冷量可以达到设计指标,能效比EER为8.3,气体动力型分离式热管系统能效比EER为7.4;动力型分离式热管可以改善制冷剂在系统中的分布状态,液体动力型分离式热管可以提高蒸发温度,降低蒸发侧换热温差,气体动力型分离式热管可以提高冷凝温度和冷凝侧换热温差。     

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。     

分离式热管空调对机房温度控制效果的试验研究

为进一步研究用于数据中心机房节能减排的技术手段,利用热管原理,开发配套机柜使用的分离式热管空调。通过控制机柜的热负载功率,在实际应用场所测试分离式热管空调的出风温度和回风温度以评估其制冷效果,要求当每个机柜的热负载不大于7 kW时,机柜出风温度不高于27℃。测试数据显示:此类空调在控制机房温度上的效果显著,为该类产品的进一步开发提供依据。     

CO2分离式热管在数据中心的应用

本文通过实验研究了应用于数据中心的CO2分离式热管系统,对比分析了CO2热管与R22热管的最大传热能力、总传热热阻和驱动温差,结果表明:在相同充液率下,CO2热管的最大传热能力明显大于R22热管,当上升管和下降管管径为9 mm时,CO2热管和R22热管的最大传热能力分别为3300 W和1500 W,当管径为12 mm时,CO2热管和R22热管的最大传热能力分别为5400 W和2200 W;CO2热管的正常负荷范围大于R22热管,但总传热热阻小于R22热管;不同传热量下,与R22热管相比,CO2热管所需的驱动温差平均低4℃,即相同条件下CO2热管系统所需的冷源温度可以提高4℃。以小型数据机房为例,结合上海气候条件计算得出,采用CO2热管系统的年耗电量比R22热管系统减少7.425×105 kW·h,比集中送风空调系统减少3.182×106 kW·h。     

液相热管型与气相热管型机房空调系统分析

分析液相热管型空调系统与气相热管型空调系统原理,并对比这2类空调系统制冷能力与运行能效。结果表明:定速液相热管型空调系统由于现有压缩机与膨胀阀调节的不足,通过运行混合模式增加系统制冷量、过冷度,提高能效比,但过高的制冷量输出易导致压缩机频繁启停,增加了实际使用能耗,且未能充分利用过渡季节自然冷源;变频液相热管型空调系统具备变制冷剂流量特性,在过渡季节无须液相热管运行即可利用自然冷源;气相热管型空调系统模式切换温度高于液相热管型空调系统;变频压缩机与气相热管复合型空调系统具有宽幅变流量特性,可充分利用过渡季节自然冷源,实现数据中心全年低成本高效制冷。     

自然冷却技术在机房空调中的应用现状

利用自然冷却技术是实现数据机房节能减排的重要途径,分析、调研现有自然冷却技术在机房空调领域运用情况,结果表明:新风或气-气热交换器技术适用性较差,难以满足机房空气品质以及机房空调可靠性要求;重力型分离式热管系统成本低,只适用于具有足够安装位置的场合;动力型分离式热管系统的推广受制冷剂泵价格的限制,它只适用于负荷较大(≥30 kW)的空调产品;变频多联技术为数据中心低成本、区域化、高效冷却提供新的解决方案,变频热管系统以及动力型热管背板系统成本低、适用性高,为研发数据中心冷却技术开辟新思路。     

微通道型分离式热管基站节能特性实验研究

利用CFD技术对基站内的气流组织形式进行了优化,得出下进上出的气流组织形式可以提高冷风的利用率,同时开发了微通道型分离式热管基站,能保证发热机柜在设定温度范围内运行的要求,自动控制系统可以最优化的切换空调系统和微通道型分离式热管系统,保证机房内设备稳定运行。当室外环境平均温度为27℃时,制冷系统的COP可达6.23,具有较高的能效比。即使在夏季长时间的运行测试中,微通道型分离式热管基站空调压缩机的运行时间仅占基站总运行时间的39.1%,节电率达到44.7%,具有很好的节能降耗的效果。     

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。     

基于水蒸发潜热的热管空调设计与性能研究

本文提出了创造低压环境使水大量蒸发,利用水的蒸发潜热制冷的方案,设计并搭建了热管空调系统实验台,测试了30~85 ℃工况下负压蒸发热管空调的工作性能,利用COMSOL Multiphysics建立流体传热模型分析内部换热情况。在40 ℃下实验台的设计指标EER为2.1,制冷量为298 W。实验结果表明：该系统在50~75 ℃高效工作区间的EER为2.5,最大制冷量为376 W;在30~40 ℃实际应用温度区间的EER为1.4,制冷量为221.6 W。与设计工况相比,热管空调系统基本达到了设计指标,且能够稳定运行。     

热管技术在吸附式制冷系统中的应用

主要介绍了热管技术在吸附式制冷系统中的国内外研究现状,分别对传统热管、热虹吸热管及分离式热管型吸附制冷系统的研究成果和典型样机做了阐述.为了减少双吸附器、双冷凝器、双蒸发器结构的硅胶-水吸附制冷机组的冷量损失,采用热虹吸热管技术实现了两蒸发器间工作状态的自动切换,该机组能够有效利用65～85℃范围内的低温热源,可提供6～10kW的制冷量,系统COP为0.31～0.43;采用同样技术的小型紧凑式固体吸附制冷空调机在典型空调工况下其COP为0.34;基于分离式热管技术的渔船用复合吸附制冰机解决了高温尾气及海水对吸附床的腐蚀问题,吸附床的加热解吸、冷却吸附及回热过程均由无外加驱动力的多功能热管完成.热管技术的应用强化了吸附机组的传热性能,进而提高了机组的制冷能力及工作可靠性.     

机械制冷/回路热管一体式机房空调系统研究

降低数据中心冷却系统能耗,已成为节能减排的迫切要求。热管自然冷却是降低这一能耗的有效方法之一。为解决热管自然冷却在炎热季节需要机械制冷辅助的问题,进一步提升热管自然冷却的节能潜力,本文提出一种新型机械制冷/回路热管一体式机房空调系统。利用三介质换热器将机械制冷回路和回路热管耦合起来,实现了二者的同时或单独工作,避免了现有系统依赖电磁阀切换带来的可靠性隐患。利用焓差实验台对系统性能进行了实验研究。实验结果表明,系统最佳充液率为100%左右。三个工作模式均具备良好的制冷能力,热管模式EER值在20℃温差下达20.8。以济南地区的数据中心为例进行了全年能耗计算,计算结果表明这一新型系统与传统空调系统相比节能40%,有着良好的应用前景。     

多联式机房空调系统试验研究

针对数据机房、基站全天候空气调节需求,提出多联式机房空调系统,设计制冷量为40 kW的室外机及一台制冷量10 kW的室内机、2台制冷量15 kW的室内机,在标准焓差试验室进行性能试验,结果表明:多联式机房空调系统具有很好的节能效益,化解了定速单元式机房空调能量调节不足问题;与定速单元式机房空调相比,全年能效比AEER提升50%;多联式机房空调系统降低机组成本,提高了空间利用率;各室内机制冷量、显热比达到设计指标,为空调系统的稳定性和实用性提供保障;该技术为数据中心、信息基站等高发热量空间的低成本、高能效温控需求提供了新的途径。     

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。     

含高热密度机柜的IT机房空调的节能措施

如今设有高热密度机柜的IT机房越来越多,传统机房空调设计中存在着使这种机房空调能耗增加的误区,即单纯追求机房内的环境温度,而忽略了如何有效地带走每台高热密度机柜的散热量这一核心问题。本文针对此问题,总结如下4个简单易行的节能措施:当单个服务器容量超过5kW时,可采用冷气流或热气流通道封闭;当单个服务器容量超过8kW时,可采用行级制冷或机柜级制冷;当高热密度机柜和普通机柜并存时,应均匀分布高热密度机柜;合理布局机房空调。     

气泵驱动冷却机组在某小型数据中心的运行性能分析

为了将气泵驱动冷却机组更好地应用于数据中心,本文对自行设计的气泵驱动冷却机组在北京地区某小型数据中心的运行性能进行研究,通过监测其实际运行情况,分析了机组的工作特性,拟合出工作特性曲线。结果表明:机组换热量随室内外温差的增大而增大,当室内外温差为11℃时,换热量约为10.4 kW,室内外温差达到23℃时,换热量约为13.6 kW;气泵功率随室内外温差的增大而减小,当室内外温差为11、23℃时,气泵功率分别为1 300、810 W。当室外温度为-3.7℃,室内外温差为23℃时,机组EER可达10.40。当室外温度低于15℃时,采用此机组对数据中心机房进行散热能够满足室内负荷要求,与采用原空调散热相比全年节省电量6 842.24 kW·h,全年节能率约为25.78%。     

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...     

环形热管空调系统与露点送风方式的对比分析

本文从设计工况和运行调节工况两个方面,对采用环形热管换热器的空调方式与传统的露点送风空调方式的两种全空气系统进行了对比分析.分析结果表明,采用环形热管换热器的空调系统能在不增加空调系统需冷量的前提下,通过增加少量风机能耗来增大送风量和提高送风温度,提高室内热舒适,在运行调节时能通过利用从空气中回收的热量提供再热,减少或消除冷热抵消造成运行能耗.     

喷雾冷却技术对风冷多联式空调机组性能的影响

为改善风冷多联式空调机组室外机通风换热效果，提出采用喷雾冷却技术，并针对该技术对风冷多联式空调机组性能的影响进行试验研究。结果表明：采用喷雾冷却技术可以保证室外机侧高温度下风冷多联式空调机组的制冷量，当室外机侧环境温度达到50℃时，风冷多联式空调机组的制冷量仍可达到额定制冷量的90%;当室外机侧环境温度在39℃及以下时，采用喷雾冷却技术能够提高风冷多联式空调机组的制冷能效比EER,提升幅度在10%以上。     

蒸发冷却式冷凝器用于房间空调器的性能研究

针对采用蒸发冷却式冷凝器的房间空调器性能进行理论分析和对比实验研究。研究结果表明:蒸发冷却可有效提高翅片管式冷凝器的冷却效果和空调器的性能;采用厚度为70mm的CELDEK5090型纸质填料且淋水量为0.053kg/s,当环境温度为35℃时,空调器的能效比EER值提高了15.3%;当环境温度为39℃时,空调器的能效比EER值提高了11.5%。