陶 潔

(南京華工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京210048)

1 引言

由于數(shù)據(jù)機(jī)房散熱量大，常年要求制冷。有數(shù)據(jù)顯示，空調(diào)耗電在機(jī)房耗電中占到40%以上，有些機(jī)房甚至達(dá)到50%。目前利用自然冷源是降低機(jī)房空調(diào)能耗的一種有效方法。分離式熱管空調(diào)利用冷媒自然循環(huán)實(shí)現(xiàn)散熱，使壓縮機(jī)停止運(yùn)行，不僅可以節(jié)約能源，還有助于延長壓縮機(jī)的使用壽命。

本文以R22作為熱管工質(zhì)，對(duì)分離式熱管空調(diào)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析了溫差、高差、水流量對(duì)水冷式分離熱管EER的影響，對(duì)改進(jìn)分離式熱管空調(diào)的性能打下了堅(jiān)實(shí)的試驗(yàn)基礎(chǔ)。

2 試驗(yàn)設(shè)備及系統(tǒng)［1，2］

試驗(yàn)裝置如圖1所示。試驗(yàn)裝置分別置于室內(nèi)與室外環(huán)境模擬室內(nèi)。室內(nèi)側(cè)換熱器采用風(fēng)冷式蒸發(fā)器，為了提高系統(tǒng)EER值，室外側(cè)換熱器采用水冷式冷凝器?？紤]到分離式熱管所需要的制冷劑充注量較大，系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)10kg的儲(chǔ)液器。室內(nèi)外溫差足夠時(shí)，以熱管模式運(yùn)行，壓縮機(jī)停止運(yùn)行，當(dāng)室外溫度高時(shí)或者室內(nèi)負(fù)荷大時(shí)，壓縮機(jī)運(yùn)行。

圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)圖

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 溫差對(duì)系統(tǒng)的影響

試驗(yàn)工況:室內(nèi)側(cè)干球溫度27℃，室內(nèi)側(cè)濕球溫度19℃，大氣壓101kPa，制冷劑充注量為14kg，水流量為2.8 m3/h。該系統(tǒng)為水冷系統(tǒng)，溫差定義為室內(nèi)側(cè)干球溫度與室外側(cè)水冷換熱器進(jìn)水溫度之差值。熱管的換熱量隨溫差的變化測(cè)試結(jié)果如圖2所示。當(dāng)溫差大于5℃時(shí)，熱管即能正常工作，且隨著溫差增大，熱管換熱量明顯提高。

為了進(jìn)一步研究溫差對(duì)系統(tǒng)節(jié)能性的影響，引入空調(diào)制冷系數(shù)EER，其表達(dá)式為:

其中Q表示熱管的換熱量，N表示系統(tǒng)的輸入功率。熱管工作時(shí)的輸入功率即為風(fēng)機(jī)和水泵的輸入功率之和。溫差對(duì)熱管EER的影響如圖3所示。在5℃時(shí)，熱管的EER已明顯優(yōu)于常規(guī)水冷機(jī)組。隨著溫差增大，EER值增大，當(dāng)溫差達(dá)到15.48℃時(shí)，EER值高達(dá)14.07，其節(jié)能效果顯著。

3.2 高度差對(duì)系統(tǒng)的影響

為了研究蒸發(fā)器與冷凝器的安裝高度差對(duì)系統(tǒng)的影響，做了高差試驗(yàn)。高差對(duì)EER的影響如圖4所示。由圖可知，當(dāng)高差大于100mm時(shí)，熱管即能正常工作，且效率大于常規(guī)機(jī)組。隨著高差的增大，EER值提高。當(dāng)高差達(dá)到1200mm時(shí)，EER值為8.32。由于高差增大，蒸發(fā)段的工質(zhì)流動(dòng)阻力增大［3］，由圖可知，當(dāng)高差大于 600mm后，EER值增長速度開始緩慢。

3.3 流量對(duì)系統(tǒng)的影響

圖2 不同溫差下的熱管換熱量

圖3 不同溫差下的EER

圖4 不同高差下的EER

試驗(yàn)工況:室內(nèi)側(cè)干球溫度24℃，室內(nèi)側(cè)濕球溫度16℃，大氣壓101kPa，室外側(cè)換熱器進(jìn)水溫度10℃。在該工況下，做了流量試驗(yàn)，水流量變化對(duì)系統(tǒng)EER影響如表1所示，隨著水流量加大，能耗比EER明顯提高。當(dāng)水流量到達(dá)2.5 m3/h，比流量1.5 m3/h時(shí)，系統(tǒng)EER提高了10.4%。

表1 水流量對(duì)EER的影響

4 結(jié)論

(1)當(dāng)溫差大于5℃時(shí)，熱管即能工作，且EER值大于常規(guī)空調(diào)。隨著溫差增大，熱管EER值顯著提高。當(dāng)室內(nèi)溫差為5～15.5℃時(shí)，機(jī)組能耗比達(dá)到7.38～14.07，節(jié)能效果明顯。

(2)分離式熱管空調(diào)的EER值隨著高差的增大而增大，當(dāng)高差大于100mm時(shí)，熱管即能正常工作，當(dāng)高差大于600mm后，熱管的EER值增長速度變緩。

(3)冷凝器的冷水流量對(duì)分離式熱管空調(diào)的EER值影響較大，隨著水流量的增大，系統(tǒng)EER值增大，適當(dāng)提高水流量，可以顯著提高系統(tǒng)EER值。

［1］錢曉棟，李震，李志信.數(shù)據(jù)機(jī)房熱管空調(diào)系統(tǒng)的試驗(yàn)研究［J］．工程熱物理學(xué)報(bào)，2012， (7):1217－1220

［2］李奇賀，黃虎，張忠斌.熱管式機(jī)房空調(diào)性能實(shí)驗(yàn)研究 ［J］．暖通空調(diào)，2010，(4):145－148

［3］金育義，臧潤請(qǐng)，顧永明.分離式熱管在不同高度差下傳熱性能的實(shí)驗(yàn)研究 ［J］．應(yīng)用能源技術(shù)，2009，(4):45－47