间接蒸发冷却结合除湿机系统性能分析

间接蒸发冷却系统(IEC)因其节能及环保特性被逐步应用在多种大型空调冷却系统中,IEC系统能够利用自然冷源对室内空气进行降温,此外间接蒸发冷却技术结合液体除湿的组合系统能显著降低系统能耗,但其组合系统组成复杂,体积过大,且溶液具有一定的腐蚀性。因此,文中开发了一种新型间接蒸发冷却结合除湿机系统(IECD)的集成装置,使得一次空气经过除湿机除湿后进入换热芯体,与二次空气不接触而进行热质交换,并研究该集成装置在不同运行参数下的冷却性能。结果表明:相对于IEC模式,IECD模式对系统的传热有显著的增强效果,在热流密度为1.52—2.33 kJ/(m^(2)·s)时,IECD模式下的热流密度最多是IEC模式下的1.38倍。研究还发现当控制一次进气参数不变时,较低的二次进气温度和含湿量能够有效增强换热芯体的换热效果,提升系统的冷却性能。

间接-直接蒸发冷却设备在中等湿度地区适用性分析

依据GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中全国民用建筑供暖通风与空调室外气象参数,从夏季空调室外计算湿球温度大于等于23℃且小于28℃的161个中等湿度地区中选择29个典型城市,分析其全年及四季的平均干湿球温度差,计算间接蒸发冷却器在不同湿球效率下对室外空气湿球温度的降低程度,得出间接-直接蒸发冷却设备在分别配备湿球效率为60%,65%,70%,75%和80%的间接蒸发冷却器时的极限和实际出风(水)温度,为该设备在中等湿度地区的工程应用提供一定的参考。

间接蒸发冷却器在干湿模式下的冷却特性

间接蒸发冷却系统因其能充分利用自然冷源,减少数据中心冷却系统能耗进而降低PUE值,被逐步开发应用在数据中心冷却系统中。利用焓差实验室创建冷却器在干模式(二次空气4—20℃)与湿模式(二次空气20—32℃,相对湿度40%—60%)下的温湿度环境开展实验,以研究间接蒸发冷却系统在不同环境工况下的冷却性能。结果表明:干模式下一次空气的冷凝使冷却器对其显热处理能力降低,其冷凝潜热占二次空气吸热量的6.6%—26.4%,二次空气进口温度和风量为4℃与460 m^(3)/h时制冷量最大为1.21 kW,COP为17.5。湿模式下,进口温度为20—26℃的二次空气经过与水的热质传递,其温度低于一次空气的露点温度使得一次空气水蒸气冷凝,相应工况下的湿球效率随冷凝的减弱在47%—68%的范围内逐渐升高,并在二次空气温湿度为32℃与50%的工况下达到最大81%,制冷量和COP在最低相对湿度40%时达到最大值,分别为1.32 kW与14.9。

间接-直接蒸发冷却空调设备在高湿度地区制取冷水(风)温度分析

针对GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中夏季空调室外设计湿球温度不低于28℃的31个高湿度地区,对采用间接-直接蒸发冷却空调设备制取的冷水(风)温度进行研究。计算不同湿球效率(60%,65%,70%,75%和80%)间接蒸发冷却器对室外空气湿球温度的降低程度,并分析采用间接-直接蒸发冷却技术可制取的冷水(风)极限温度和实际冷水(风)温度。

新型复合式露点间接蒸发冷却空调机组的试验研究

分析新型复合式露点间接蒸发冷却空调机组的芯体构造和工作原理。选择高湿度地区代表城市——福州,在7月份,对新型复合式露点间接蒸发冷却空调机组的工作电流和电压、机组风压、湿球效率、二/一次风量比、淋水量、耗水量等性能参数进行实际测试。结果表明:复合式露点间接蒸发冷却空调机组二/一次风量比为0.95时,机组的平均湿球效率为103%,机组在200L/h的淋水量下运行10min,需要消耗1.2L的水。将机组应用于一个室内模拟1kW发热源的房间,测试得到了机组运行的实际效果,并提出机组优化的试验参考。

四级蒸发冷却组合式空调机组能耗分析

以西安地区的1台50 000 m3/h风量的四级蒸发冷却机组为例,通过实际测定所获得的各段效率,将有关数据用于该四级蒸发冷却机组的能耗计算与分析,得到了在额定工况下该空调机组的能效比,为蒸发冷却空调机组在西安等中湿度地区的应用提供了参考依据。

蒸发冷却与半导体制冷相结合分体式蒸发空调器的试验研究

设计制作了蒸发冷却与半导体制冷相结合分体式蒸发空调器的试验样机，在标准的空调焓差检测实验台上，模拟室内外侧空气温湿度，在室外侧干球温度34℃，湿球温度18—23℃之间的工况下，对该分体式蒸发空调器的冷水的温度、流量，冷风的温湿度进行了试验。结果表明，该分体式蒸发空调器在室外工况湿球温度20℃以下不开启半导体制冷装置即可满足需要；配合4组半导体制冷装置即可满足室外工况湿球温度23℃时需要，同时也保证了半导体制冷装置较高的能效比；得出了该分体式蒸发空调器的最佳气水比为2，亚湿球效率为110％。进而为分体式蒸发空调器的优化设计与产品开发奠定基础。

自然通风冷却塔运行实测与模拟

通过对某150MW机组的自然通风冷却塔进行实际测试,得到该冷却塔的热质交换效率与系数,并发现其运行过程中的一些问题及性能优化方向;基于此,采用微元差分法对该冷却塔的雨区和填料区进行温度及压力分布的数值模拟。结果表明:在该冷却塔的填料厚度为3.0m时,其仅贡献42.1%的温降却需要损耗55.8%的空气压降,冷却塔最优填料厚度约为2.5m;该机组的最优循环冷却水泵运行策略为1泵拖2塔,此时冷却塔的湿球效率可达75.0%,机组净发电量比其他循环冷却水泵运行策略多3.007 MW。

分体式蒸发空调器的设计与实验

设计研究了一种蒸发冷却与半导体制冷相结合的分体式蒸发空调器，探讨了其原理及三种运行模式。总结出该分体式蒸发空调器的主要设计步骤。对样机进行了实验，得出了该分体式蒸发空调器的出水、出风温度。结果表明，室外机出风温度高于室外湿球温度3-4℃。室外机出水温度低于室外湿球温度1-2℃，经过半导体制冷再次温降后，可低于室外湿球温度4-5℃。依据实验结果，结合气象数据，计算得出该分体式蒸发空调器在我国288个城市的出风、出水温度结果。计算得出，该分体式蒸发空调器可在我国西北地区等高温低湿地区广泛采用，适用率超过90％。

干燥地区间接-直接蒸发冷却设备的适用性分析

为了研究间接-直接蒸发冷却设备在干燥地区的适用性情况,依据GB 50736—2012中全国民用建筑供暖通风与空调室外气象参数,对夏季空调室外设计湿球温度小于23℃的18个干燥地区,进行了间接-直接蒸发冷却空调设备出水出风温度情况分析,以60%、65%、70%、75%和80%不同湿球效率的间接蒸发冷却器计算出18个城市可降低的不同湿球温度程度。分析了间接-直接蒸发冷却技术可制取的冷风冷水极限温度和实际出风出水温度情况。结果表明:采用间接-直接蒸发冷却设备出风出水温度效果较好。认为:在大多数干燥地区,间接-直接蒸发冷却设备无需机械制冷就可满足供水送风的温度要求。

露点蒸发冷却装置性能评价指标的研究

本文通过搭建逆流式露点蒸发冷却装置,实验研究了空气入口温度、湿度和风速对露点效率、湿球效率、火用效比等各性能评价指标的影响,提出了能够反映湿通道潜热交换的强弱和装置性能的适用于露点蒸发冷却的评价指标——换热放大系数。研究结果表明:进口温度为33℃、相对湿度为22%时,当风速从1 m/s增至3 m/s,制冷量从29.5 kW增至69.0 kW,换热放大系数呈先增后减的趋势,在风速为1.8 m/s时达到最大值;当入口空气的温、湿度不同,湿球、露点效率的变化规律与温降趋势及制冷效果不一致,不宜作为装置性能的评价指标;当相对湿度为43%、风速为1.3 m/s,进口温度由25℃升至40℃时,换热放大系数由11增至54,变化规律与降温效果一致,能够反映装置冷却性能。在高温低湿工况下,火用效比大、装置节能性能好。

对于1m管式间接蒸发冷却器冷却效果测试与分析

简述了管式间接蒸发冷却器的原理结构,并对管式间接蒸发冷却器的换热管管长设置为1 m,在不同二次/一次风量比的条件下对风量、温度、相对湿度、温降参数等进行实验测试,与1.5 m管式间接蒸发冷却器进行测试对比。测试结果表明,1 m管式间接蒸发冷却器二次/一次空气风量比为0.75时,湿球效率较高为55.6%。对影响降温效果的因素进行简要的分析,与1.5 m管式间接蒸发冷却器进行对比分析,提出在条件允许的前提下优先采用1.5 m管式间接蒸发冷却器。

浅析风侧间接蒸发冷却空调技术中核心的几个术语

风侧间接蒸发冷却空调技术(冷风式间接蒸发冷却空调技术)是风侧蒸发冷却空调技术(冷风式蒸发冷却空调技术)中最重要、最核心的概念,本文对这一概念及一系列相关的几个核心术语进行了探讨,这些术语包括:一次空气(产出空气)、二次空气(工作空气)、湿球效率、露点效率。这种比较和归纳的目的是在更广阔的理论中掌握风侧间接蒸发冷却空调技术(冷风式间接蒸发冷却空调技术),并通过相关重点术语的探讨,加深对这一概念以及其他相关概念的理解和把握。

风量比对间接蒸发冷却器性能影响的试验研究

风量比是回风风量与新风风量的比值,是间接蒸发冷却器性能的主要影响因素,调节新风风量和回风风量可以得到不同的风量比。在相同的风量比条件下,通过分别调节新风和回风风量试验对比分析两者对间接蒸发冷却器的出口温度、湿球效率、换热量和耗水量等性能的影响。试验发现,当风量比的范围为0.44~0.8时,风量比越小,调节回风风量可以得到更低的出口温度、更高的湿球效率、更低的换热量和更少的耗水量。调节回风风量使得风量比为0.44时,出口温度、湿球效率、换热量和耗水量分别为25.95℃、55.61%、1.29 kW和0.64 g/s,分别比调节新风风量时低0.37℃、高3.15%、低0.89 kW和少0.48 g/s。

两种高效间接蒸发冷却器性能对比与适用性研究

随着我国“双碳”目标的提出,给数据中心冷却领域带来了全新的挑战,间接蒸发冷却技术以其“绿色、高效、适用”等特点成为数据中心主要的冷却方式之一。通过实验测试得出板翅式、板式换热芯体的平均湿球效率分别为64.1%、60.4%,从节能角度出发板翅式换热芯体具有更好的应用前景,为间接蒸发冷却空调设备的开发提供了指导意义。同时计算并预测了在数据中心以新风自然冷却以及间接蒸发冷却为冷源应用于乌鲁木齐市、北京市、广州市的全年运行小时数,板翅式换热芯体为7902h、6306h、2992h,全年占比90.2%、72.0%、34.2%;板式换热芯体为7307h、5911h、2681h,全年占比83.4%、67.5%、30.6%。该研究为不同地区数据中心推广与应用间接蒸发冷却空调提供了参考依据。

基于两种不同材料的间接蒸发冷却换热芯体的试验研究

针对改性高分子聚合物材料、涂有亲水涂层金属铝箔材料两种不同材料制成的间接蒸发冷却换热芯体,在不同的试验环境、不同的二/一次风量比下进行试验,结果表明:涂有亲水涂层的金属铝箔换热芯体和改性高分子聚合物材料制成的换热芯体在过渡季节工况下,其湿球效率分别可达63.1%、64.4%,高温工况下其湿球效率可分别达到64.13%、67%,最高测试效率分别为69%、74%。涂有亲水铝箔芯体与改性高分子聚合物芯体最佳二/一次风量比分别为1.2:1和1:1。实验表明改性高分子聚合物材料制成的间接蒸发冷却芯体拥有更优的效率。并对现有间接蒸发冷却换热芯体的材料进行归纳总结,结合不同材料特性对间接蒸发冷却换热芯体换热效率的主要影响因素进行分析。

间接蒸发冷却空调机组在数据中心的应用研究

就间接蒸发冷却空调在数据中心技术形式及应用形式进行了介绍,同时对设计层面所涉及的空调方案比选,间接蒸发冷却空调的补冷方式及补冷比例及不间断电源保障及降低数据中心TCO等方面问题进行了分析。首先,在空调方案比选时,应根据建筑形式、降低空调系统的配电容量及满足节能性的前提下,尽量降低单机柜占地面积,提高项目的生产力。其次,补冷形式应根据大楼主体空调方案进行综合考虑,补冷比例应根据项目所在地极端湿球温度、设计工况下的回风温度及间接段的湿球效率计算间接段提供的冷量,不足部分为补冷量。最后,从降低数据中心TCO的层面分析,指出应在满足节能性要求的前提下,应综合项目所在地的电价和水价及各模式运行的时间,通过改变各模式之间的切换温度,从而优化各模式的运行时间,达到全生命周期内降低数据中心运行费用的目的。

数据中心用露点间接蒸发冷却与机械制冷复合空调的实验研究

为了降低数据中心空调能耗并提高换热效率,本文提出一种应用于数据中心的流道结构为逆流和叉流结合的露点间接蒸发冷却与机械制冷复合空调,并搭建了实验台分别对干燥工况和高湿工况下回风温度为26℃和35℃的不同运行模式进行实验测试。实验结果表明:运行湿模式,当数据中心回风温度较低为26℃时,干燥工况下机组的湿球效率最高为97%;当数据中心回风温度较高为35℃时,干燥工况下机组的湿球效率约为110%,高湿工况下机组湿球效率为99%;运行混合模式,干燥工况下露点间接蒸发冷却器的湿球效率约为120%,高湿工况下露点间接蒸发冷却器的湿球效率约为110%。由测试结果可知,露点间接蒸发冷却技术在干燥地区更加适用,中等湿度和高湿地区需辅助机械制冷,尤其当回风温度较低时,高湿工况蒸发冷却应用受限,必须辅助机械制冷达到送风要求,回风温度较高时,蒸发冷却可以减少机械制冷的使用时间。

立管式间接蒸发冷却器的设计与适用性研究

对比了立管式间接蒸发冷却器与卧管式间接蒸发冷却器的设计模型的差异,基于间接蒸发冷却器热质交换的能量方程,优化了立管式间接蒸发冷却器的计算模型,测试了立管式间接蒸发冷却器的冷却性能,测试高温工况的湿球效率为75%~83%;测试中等温度工况的湿球效率为78%~88%。并结合测试数据,预测了蒸发冷却复合机械制冷的空调机组在典型城市数据中心全年适用小时数,在敦煌,干模式运行5404 h(占全年运行小时数的61.7%),湿模式运行3182 h(占全年运行小时数的36.3%),混合模式运行174 h(占全年运行小时数的2%);在西安,干模式运行4469 h(占全年运行小时数的51%),湿模式运行2140 h(占全年运行小时数的24.4%),混合模式运行2151 h(占全年运行小时数的24.6%)。

露点间接蒸发冷却塔实验研究

对基于M循环原理的露点间接蒸发冷却塔进行换热特性实验,探究冷却塔气水比、进口空气干球温度、进口空气相对湿度对冷却塔湿球效率和出口水温的影响。结果表明:随着气水比的增加,湿球效率增加,出口水温下降;保持进口空气湿球温度不变,随着进口空气干球温度增加,湿球效率降低,出口水温增加;随着进口空气相对湿度增加,湿球效率增加,但出口水温略有上升;随着进口水温增加,湿球效率降低,出口水温增加,在淋水密度为7.7 t/m^(2)·h,气水比为0.7,空气干球温度为37.0℃,相对湿度为41.1%时,冷却塔效率最高,湿球效率为240.00%。