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。     

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。     

热管型机房空调系统设计与分析

针对数据机房、基站全天候空气调节需求,提出一种新型热管型机房空调系统,并设计制造额定制冷量为13 kW的热管型机房空调样机,在标准焓差实验室进行性能试验。结果表明:当室内外温差Δt≥13℃时,可利用室外自然冷源构造出具有节能效益的准热管,在满足13 kW制冷能力前提下,EER提高5%~35%;当Δt≥23℃时,系统运行热管模式,EER提高35%以上;在不增加成本的前提下,热管型机房空调全年能效比(AEER)较具有同等能力定速型、变频型机房空调分别高40%和20%以上;该技术为低成本节能型机房空调产品的开发开辟新思路。     

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。     

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。     

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。     

涡旋式压缩机在低温冷冻领域应用的实验研究

针对带HVE阀设计的半封闭卧式涡旋式压缩机,与当前冷冻市场上广泛使用的一款活塞式压缩机的性能进行对比测试。测试结果表明:由于喷气增焓的作用,随着系统压比的增大,涡旋式压缩机在制冷量方面表现出明显的优势。当蒸发温度为-25℃时,其制冷量与活塞式压缩机的比值,从25℃冷凝温度的约90%,提高到50℃冷凝温度的约130%。与活塞式压缩机相比,在上述运行工况下,涡旋式压缩机的性能也有所提升,当蒸发温度为-25℃时,R404A涡旋式压缩机的EER比活塞式压缩机的提高约2%~8%;R22涡旋式压缩机的EER比活塞式压缩机的提高2%~3%(冷凝温度为25℃时),冷凝温度为50℃时提高4%~5%。     

带热管的板式空气-空气换热器工作特性实验研究

提出一种用于能量回收的带热管的板式空气-空气换热器,换热器芯体内部纵向排列12根相互独立的环路热管,板间L型密封将换热器分为内、外两个循环,2台离心风机组织室内外空气通过通道层间的波纹板进行逆向C形流动换热。搭建了换热器性能测试平台,针对冬季工况和夏季工况,对换热器的温度效率、换热量与能效比进行了研究,进一步分析了2种不同工质的热管对换热器性能的影响。结果表明:冬季工况和夏季工况换热器的换热量、EER随室内外温差的增大而增大,冬季工况最高温度效率达到62%,夏季工况最高温度效率达到70%,当环路热管内工质为R32时,对换热器在冬、夏季工况的换热性能均有提升。分析计算了哈尔滨、北京、上海、广州四座典型城市使用该换热器全年EER分别为12.72、7.70、5.75、3.67。     

旋转气泵驱动环路冷却机组的工作特性

利用自然冷源可有效降低数据中心的冷却能耗,本文研发了一种由旋转气泵驱动的环路自然冷却机组,采用R22作为循环工质,在标准焓差室中搭建实验台。研究了机组的性能及循环特性,并与液泵驱动环路热管机组进行对比。结果表明:随着室内外温差的增加,气泵机组制冷量与EER呈先增大后减小的趋势,功率始终呈下降趋势。机组在室内外温差为25℃时性能最佳,制冷量为17.6 kW,机组能效比(EER_(unit))为15.1,机组功率为1.16 kW,气泵功率为0.509 kW。而与液泵机组相比,当室内外温差为25℃时,气泵机组EER_(unit)比液泵机组EER_(unit)高25.5%;在室内外温差为10℃时,气泵机组EER_(unit)比液泵机组EER_(unit)高104.7%。     

分离式热管蓄冷空调系统充冷性能实验研究

文章阐述了分离式热管蓄冷空调系统工作原理,建立了分离式热管蓄冷空调系统实验装置,并对其充冷性能进行了实验研究.该系统的制冷量能够维持稳定,能效比稳定在2.6～3.8之间;系统的蓄冷率可达到55%,其蓄冷量随时间近似成线性增加;热管蓄冷器内介质压力能够稳定在0.4MPa至0.3MPa之间,热管蓄冷器能够稳定运行;热管介质的进口温度能够稳定在-10～-12℃范围,并随着蓄冷过程的进行,热管介质进出口温差越来越小.     

R410A与R404A制冷系统过冷应用分析

R4 10A与R4 0 4A都有较低的临界温度。因此 ,当冷凝温度升高时 ,系统的制冷量与能效比都显著地减少。不论通过外部循环过冷或经济器过冷 ,都可显著地提高制冷能力和性能系数COP。本文对蒸发温度为 - 4 0℃和 2℃及不同冷凝温度的情况进行对比分析     

R404A在螺杆式制冷机组中替代R22的性能研究

对比分析制冷剂R22和R404A应用于螺杆式压缩机的制冷量、功耗、EER和排气温度及其所需内容积比值的差异。结果表明,当冷凝温度为38℃,蒸发温度在-50~10℃范围内变化时,与R22相比,R404A的制冷量降低0%~17.6%,EER降低11.8%~23.1%,功耗增加7.0%~14.7%,系统压比和所需的内容积比值相差在10%以内,R404A与R22在同一螺杆式压缩机上可以相互替换使用,不需要改变螺杆式压缩机的内容积比值。机组冷冻水出口温度在-18~10.5℃范围内变化时,机组性能参数(制冷量、功率、EER)变化曲线基本与随蒸发温度变化的性能参数曲线类似。R404A在系统含水量、清洁度、密封性、使用的冷冻油等方面与R22有所不同,在生产和应用中需要加以注意。     

容量调节比对变容量复叠制冷系统性能影响研究

通过对变容量复叠制冷系统建立容量调节模型、涡旋压缩机数学模型,分析了容量调节比、低温级蒸发温度、低温级冷凝温度、中间换热温差和高温级冷凝温度对系统性能的影响,得到以下结论:在低温级蒸发温度相同、制冷量相近的条件下,与定容和数码压缩机容量接近的系统相比,小排量定容压缩机系统性能更加优异;当低温级蒸发温度下降时,系统COP的降幅随容量调节比的增大而逐渐减小;在高温级冷凝温度一定时,系统COP随容量调节比的增大呈波动变化;当低温容量调节比在一定范围内,存在最佳低温级冷凝温度;在中间换热温差较大时,系统COP随容量调节比增大呈波动变化。     

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。     

分离式热管管排组合与传热

分离式热管在不改变蒸发段和冷凝段总换热面积的情况下通过管排组合可以改变热管换热器局部热管的面积比来改变传热。研究分离式热管换热器在不同管排组合下传热差异,总结大温差传热下采用何种管排组合取得废热回收过程中的热管安全、高压发生器中均匀传热以及传热能力的均衡。     

蒸发段和冷凝段长度比对铜—水热管传热性能的影响

以铜-水热管为对象,设计了热管冷凝段的自然冷却实验,来探究不同热管蒸发段和冷凝段长度比对其传热性能的影响。实验测量了不同热源温度下,铜-水热管蒸发段/冷凝段分别为1:6、1:3和1:1.5时的冷凝段测点表面温度。通过对实验数据的对比分析,得出以下结论:不同蒸发段和冷凝段长度比下,铜-水热管冷凝段的温度均随蒸发段温度的升高而升高,且在热源温度较低时均具有良好的等温性,当热源为45℃,热管蒸发段与冷凝段为1:6时,冷凝段温度与热源温度的温差最小,仅为2.4℃,热管的等温性最佳。此研究期望对应用于热管供暖系统,特别是低温热水热管地板辐射供暖的热管选型提供基本实验数据和技术支撑。     

NH3/CO2复叠系统性能分析

基于氨/二氧化碳复叠系统理论循环,研究了低温级蒸发温度、冷凝温度和冷凝蒸发换热温差对各过程损率、循环效率和COP的影响。低温级蒸发温度升高,蒸发过程损失减小明显,循环效率和COP增加;低温级冷凝温度升高,循环效率和COP均呈先上升后下降趋势,最优的冷凝温度为-10℃;冷凝蒸发换热温差,对循环效率和COP具有重要影响。     

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。     

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%。     

采用微通道蒸发器的分离式热管充液率实验研究

采用微通道换热器作为分离式热管的蒸发器,在充液率为80%~150%之间进行了实验研究。实验测量了微通道蒸发器换热量、管壁温度分布及系统EER,分析了不同充液率下微通道蒸发器的工作状态,计算了蒸发器传热系数,实验结果表明:微通道蒸发器换热量随室内外温差的增大而增大,分离式热管最佳充液率为120%左右。此外,与翅片管蒸发器进行了实验对比,在换热量相当的条件下,微通道蒸发器重量减轻了45%,系统工质充注量降低了51.9%,系统EER提高了2.8%。