陳璞，于曉琳，羅田彥，牛曉文，戎曄

（合肥通用機械研究院，安徽 合肥 23 0 0 3 1）

新風(fēng)自然冷卻及機械制冷一體節(jié)能空調(diào)的研究

陳璞，于曉琳，羅田彥，牛曉文，戎曄

（合肥通用機械研究院，安徽 合肥 23 0 0 3 1）

對新風(fēng)自然冷卻及機械制冷一體節(jié)能空調(diào)進(jìn)行深度解析，并通過全年能效比的測試和普通型機房空調(diào)的試驗數(shù)據(jù)對比分析，結(jié)果顯示新風(fēng)自然冷卻及機械制冷一體節(jié)能空調(diào)A E E R明顯高于普通型機房空調(diào)。

新風(fēng)自然冷卻；濕膜加濕器；焓值；全年能效比；制冷量；制冷消耗功率

世界范圍內(nèi)的節(jié)能減排和綠色環(huán)保訴求，對作為I T行業(yè)能耗最大的數(shù)據(jù)中心建設(shè)和運營提出了更高的要求。數(shù)據(jù)中心P UE值的降低已成為業(yè)主和設(shè)計建設(shè)者的首要訴求，特殊領(lǐng)域的信息化技術(shù)應(yīng)用需求——對車載式數(shù)據(jù)中心、野外作業(yè)的便捷性部署需求越來越大。2 0 1 0年全球數(shù)據(jù)中心耗電量達(dá)到了1 9 8 8億千瓦時，約占全球發(fā)電量的1.1%～1.5%，而在擁有大量數(shù)據(jù)中心的美國，這個比例已達(dá)1.7%～2.2%。2 0 1 1年，我國數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)7 0 0億千瓦時，已經(jīng)占到全社會用電量的1.5%。因此，高效節(jié)能的數(shù)據(jù)中心是未來數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展的一大必然趨勢，持續(xù)且有效地降低數(shù)據(jù)中心的運營成本已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急?？照{(diào)系統(tǒng)用于對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行降溫處理，是保持?jǐn)?shù)據(jù)中心的高效率運行的條件之一；然而現(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)能耗非常高，其占數(shù)據(jù)中心總能耗的3 0~4 5%，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心P UE值（數(shù)據(jù)中心總能耗/I T設(shè)備能耗）居高不下，增加了數(shù)據(jù)中心的運營成本。

1 新風(fēng)自然冷卻及機械制冷一體節(jié)能空調(diào)原理

新風(fēng)自然冷卻及機械制冷一體節(jié)能空調(diào)是一種集新風(fēng)自然冷卻和機械制冷功能與于一體的空調(diào)機組，依靠新風(fēng)自然冷卻和壓縮機機械制冷相結(jié)合達(dá)到降溫目的。

該機產(chǎn)品包括有濕膜加濕新風(fēng)系統(tǒng)和機械制冷系統(tǒng)。新風(fēng)系統(tǒng)包括濕膜加濕模塊、E C風(fēng)機、增壓泵等部件。機械制冷系統(tǒng)主要包括壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥等制冷部件?？照{(diào)機組結(jié)構(gòu)上包括混風(fēng)箱、機柜、下沉風(fēng)道三部分。

混風(fēng)箱為一個風(fēng)道箱體，包括室內(nèi)回風(fēng)風(fēng)閥和新風(fēng)風(fēng)閥。下沉風(fēng)道包括E C風(fēng)機和風(fēng)道。機柜包括濕膜加濕模塊、蒸發(fā)器、壓縮機等制冷部件。濕膜加濕模塊包括兩個濕膜加濕器。所述濕膜加濕器為一厚一薄兩個，一厚一薄兩個濕膜加濕器組合一起為一個加濕模塊。所述加濕模塊所包含的兩個濕膜加濕器由頂板和下方的水槽相連接，在所述的兩個濕膜加濕器中間的頂部裝有兩排噴頭。所述的噴頭一排位于內(nèi)側(cè)較薄的濕膜加濕器頂部，另一排位于兩塊濕膜加濕器中間的頂部。所述的加濕模塊與機械制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器組合安裝一起，所述蒸發(fā)器緊貼所述加濕模塊中薄的濕膜加濕器安裝一起，機組原理圖見圖1。

圖1 新風(fēng)自然冷卻原理

2 本產(chǎn)品的有益效果

（1）采用新風(fēng)自然冷卻系統(tǒng)和機械制冷系統(tǒng)相結(jié)合的制冷方式。

（2）本機組可實現(xiàn)三種工作模式：全自然冷卻、全機械制冷、自然冷卻+機械制冷?？筛鶕?jù)需要選擇不同的工作模式，實現(xiàn)高效節(jié)能的制冷方式。

（3）采用雙次式濕膜加濕器，其加濕量大，穩(wěn)定可靠，維護(hù)方便。

（4）機組水系統(tǒng)采用內(nèi)循環(huán)模式，水可循環(huán)利用。

（5）采用E C風(fēng)機下沉式風(fēng)道設(shè)計，結(jié)構(gòu)更合理，機組能效更高。

（6）新風(fēng)自然冷卻系統(tǒng)，控制上采用智能化的新風(fēng)焓值控制法。焓值控制系統(tǒng)利用新風(fēng)和回風(fēng)的焓值比較來控制風(fēng)閥的開啟度，可以最大限度的節(jié)約能量。通過控制器的焓值比較來確定新風(fēng)與回風(fēng)的焓差，并結(jié)合新風(fēng)和回風(fēng)的干球溫度來確定新風(fēng)比，保證送風(fēng)溫度高于房間露點溫度。

（7）拓寬了應(yīng)用場所，新風(fēng)自然冷卻系統(tǒng)采用了一次回風(fēng)加新風(fēng)設(shè)計和自適應(yīng)控制系統(tǒng)，有效保證了送風(fēng)溫度高于機房內(nèi)露點溫度，全國各地均可采用該系列機組。

3 試驗方法

3.1 原理圖

試驗方法依據(jù)G B/T 1 9 4 1 3-2 0 1 0中的風(fēng)洞式空氣焓差法布置原理圖見圖2。

圖2 試驗布置圖

3.2 制冷量計算

用蒸發(fā)器側(cè)試驗數(shù)據(jù)分別按式（1）、式（2）、式（3）計算制冷量、顯熱制冷量和潛熱制冷量：

式中：

qtci——制冷量(蒸發(fā)器側(cè)數(shù)據(jù))，W；

Qmi——名義工況下的送風(fēng)量，m3/s；

ha1——進(jìn)入蒸發(fā)器側(cè)空氣的焓，J/k g干空氣；

ha2——離開蒸發(fā)器側(cè)空氣的焓，J/k g干空氣；

V?n——噴嘴處空氣的比容，m3/k g；

Wn——噴嘴處空氣的含濕量，k g/k g干空氣；

qsci——顯熱制冷量(蒸發(fā)器側(cè)數(shù)據(jù))，W；

Cpa——空氣的比熱，J/k g干空氣℃；

ta1——進(jìn)入蒸發(fā)器側(cè)空氣干球溫度，℃；

ta2——離開蒸發(fā)器側(cè)空氣干球溫度，℃；

qlci——潛熱制冷量(蒸發(fā)器側(cè)數(shù)據(jù))，W；

Wi1——進(jìn)入蒸發(fā)器側(cè)空氣的含濕量，k g/k g干空氣；

Wi2——離開蒸發(fā)器側(cè)空氣的含濕量，k g/k g干空氣；

3.3 全年能效比

機房空調(diào)進(jìn)行全年制冷時從室內(nèi)除去的熱量總和與消耗的電量總和之比。

機房空調(diào)的全年能效比（A E E R）計算：

4 測試結(jié)論

以上已經(jīng)進(jìn)行了理論分析，為了加以證明，我們將此機型和普通型機房空調(diào)進(jìn)行了實驗對比，數(shù)據(jù)如表1。

表1 A E E R的對比

通過以上試驗數(shù)據(jù)分析，新風(fēng)自然冷卻及機械制冷一體節(jié)能空調(diào)A E E R明顯高于普通型機房空調(diào)，這為以后高效節(jié)能的數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展提供了有效的依據(jù)，可有效降低數(shù)據(jù)中心的運營成本。

[1]G B/T 1 9 4 1 3-2 0 1 0.計算機和數(shù)據(jù)處理機房用單元式空氣調(diào)節(jié)機.

[2]徐龍云等.新風(fēng)自然冷卻在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用分析[J].智能建筑，2 0 1 5,1 2.

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A

1 6 7 1-0 7 1 1（2 0 1 7）0 1（上）-0 1 6 4-0 2