大連理工大學(xué) 李若楠 張吉禮

0 引言

目前，電子信息類設(shè)備已廣泛用于各類辦公建筑中，在提高人們辦公自動(dòng)化和智能化水平及工作效率的同時(shí)，也向房間釋放了大量的熱能，成為夏季空調(diào)冷負(fù)荷的重要組成部分。建筑內(nèi)電子信息類設(shè)備在運(yùn)行過程中消耗的電能來自室內(nèi)插座，在設(shè)備內(nèi)經(jīng)各類電子元器件轉(zhuǎn)換后形成熱能，最后以對(duì)流和輻射的方式進(jìn)入室內(nèi)空氣和周圍固體中(進(jìn)入固體中的熱量最后又以對(duì)流換熱方式進(jìn)入室內(nèi)空氣)。隨著我國建筑能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，室內(nèi)插座用電已成為建筑能耗監(jiān)測(cè)的重要監(jiān)測(cè)內(nèi)容之一。因此，如何利用能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)插座用電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷建筑內(nèi)部電子信息類設(shè)備的實(shí)時(shí)散熱量？如何進(jìn)一步得到該散熱量中對(duì)流散熱量和輻射散熱量的大小和比例？進(jìn)而利用該結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)部電子信息類設(shè)備所形成的冷熱負(fù)荷預(yù)估預(yù)判、指導(dǎo)暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行？這些問題非常有必要進(jìn)行深入的研究。解決上述諸問題的關(guān)鍵是如何利用能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)電子信息類設(shè)備用電量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立該類設(shè)備的功熱轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型。本文采用試驗(yàn)研究方法，研究辦公建筑中計(jì)算機(jī)等電子信息類設(shè)備的功熱轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型，為解決上述問題提供理論基礎(chǔ)。

目前關(guān)于用電設(shè)備功熱轉(zhuǎn)換散熱的研究相對(duì)較少[1]，大部分研究都是根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范中的密度值或設(shè)備銘牌上的額定值進(jìn)行計(jì)算[2-5]，顯然，該方法不適于評(píng)判設(shè)備在實(shí)時(shí)運(yùn)行過程中的散熱量。Fayazbakhsh等人提出了一種利用現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量方法來監(jiān)測(cè)設(shè)備得熱量的新方法[6]；雷蕾等人將熱源的溫度響應(yīng)表示為逐時(shí)釋放率與脈沖溫度響應(yīng)因子的卷積，采用計(jì)算流體力學(xué)、最小二乘優(yōu)化和Tikhonov正則化相結(jié)合的方法，根據(jù)測(cè)點(diǎn)的逐時(shí)溫度，建立了反演室內(nèi)熱源逐時(shí)釋放率的監(jiān)測(cè)數(shù)學(xué)模型[7]。但這些模型在實(shí)際工況下的適用性還有待進(jìn)一步提高。另一方面，我國從2005年開始陸續(xù)建設(shè)了建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)[8]，但目前的能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅限于電、水、熱、氣等能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)[9-11]，仍無法得出建筑內(nèi)部電子信息類設(shè)備的實(shí)時(shí)散熱量，進(jìn)而無法實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)部得熱量和冷熱負(fù)荷的預(yù)估預(yù)判，不利于指導(dǎo)建筑的節(jié)能運(yùn)行管理。綜上，目前國內(nèi)外利用建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)所獲取的電子信息類設(shè)備實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)預(yù)判該類設(shè)備實(shí)時(shí)散熱量的研究較少，亟待針對(duì)上述問題開展相關(guān)研究工作。

1 計(jì)算機(jī)散熱模型及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為便于研究，本文選用辦公建筑中常見的筆記本計(jì)算機(jī)與臺(tái)式計(jì)算機(jī)作為研究對(duì)象。計(jì)算機(jī)接通電源啟動(dòng)后，其表面溫度逐漸升高，一段時(shí)間后將達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。計(jì)算機(jī)表面向周圍空氣、物體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以對(duì)流和輻射方式傳遞熱量，其中，對(duì)流換熱包括計(jì)算機(jī)表面與周圍空氣之間的自然對(duì)流換熱和計(jì)算機(jī)內(nèi)部散熱風(fēng)扇引起的受迫對(duì)流換熱兩部分，輻射換熱與各表面溫度、各固體表面材質(zhì)、計(jì)算機(jī)與室內(nèi)物體及圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的角系數(shù)等參數(shù)有關(guān)。

為便于研究，假設(shè)：

1) 忽略計(jì)算機(jī)內(nèi)部各類材質(zhì)的不同，將計(jì)算機(jī)內(nèi)部電路板簡(jiǎn)化為一個(gè)均質(zhì)的電阻類耗電發(fā)熱物體，對(duì)于電路而言，認(rèn)為其輸入的電能最終都轉(zhuǎn)換為等量的熱能；

2) 計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后，計(jì)算機(jī)各外表面溫度均勻；

3) 不考慮計(jì)算機(jī)周圍空氣溫度隨空間分布的變化，即認(rèn)為同一時(shí)刻周圍環(huán)境空氣處于同一溫度值；

4) 不考慮建筑內(nèi)部裝修材質(zhì)和家具材質(zhì)的多樣性，認(rèn)為室內(nèi)各類固體表面溫度差別不大(除計(jì)算機(jī)外忽略其余各類固體表面之間的輻射換熱)，即室內(nèi)所有固體表面處于同一溫度水平；

5) 計(jì)算機(jī)與周圍室內(nèi)固體之間的相對(duì)位置和顏色等影響輻射換熱的關(guān)鍵因素保持不變，即其角系數(shù)不隨時(shí)間而變化。

根據(jù)上述假設(shè)，在計(jì)算機(jī)實(shí)際工作中，輸入計(jì)算機(jī)中的電能首先等量轉(zhuǎn)換為熱能，進(jìn)而提高計(jì)算機(jī)表面的溫度，再引起計(jì)算機(jī)與周圍空氣和固體之間的對(duì)流和輻射換熱。由能量守恒定律可得

(1)

根據(jù)計(jì)算機(jī)型號(hào)的不同，散熱風(fēng)扇功率在0～2 W[12-13]之間，而計(jì)算機(jī)屏幕光能更小。為簡(jiǎn)便計(jì)算，將風(fēng)扇動(dòng)能和屏幕光能折算到計(jì)算機(jī)功率使用系數(shù)β中來考慮(β由二者功率和計(jì)算機(jī)總功率決定，本文在計(jì)算中取95%)。于是式(1)可簡(jiǎn)化為

(2)

根據(jù)計(jì)算機(jī)與周圍環(huán)境的散熱過程，計(jì)算機(jī)總散熱量及各分項(xiàng)散熱量分別為

(3)

(4)

(5)

不同季節(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度差別不大，由式(5)可知，不同季節(jié)壁面溫度對(duì)內(nèi)熱源輻射散熱量的影響微小，故其對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備的散熱特性影響微小。

本文試驗(yàn)所采用的計(jì)算機(jī)型號(hào)、規(guī)格等參數(shù)見表1。根據(jù)辦公室人員和設(shè)備的工作時(shí)間，將計(jì)算機(jī)工作工況分為上午工況(08:00—12:00)、下午工況(13:30—17:30)和夜間工況(18:30—21:00)，休息工況分為午餐工況(12:00—13:30)、晚餐工況(17:30—18:30)和下班工況(21:00—08:00)。各工況室內(nèi)溫度為20～23 ℃，相對(duì)濕度為40%～50%。

表1 計(jì)算機(jī)參數(shù)

試驗(yàn)過程采用溫濕度記錄儀分別采集每臺(tái)計(jì)算機(jī)各表面溫度和室內(nèi)空氣溫度數(shù)據(jù)，采用紅外測(cè)溫儀對(duì)室內(nèi)墻壁、辦公桌各表面溫度進(jìn)行測(cè)試記錄，采用電表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各臺(tái)計(jì)算機(jī)的電功率。為保持統(tǒng)一性，所有計(jì)算機(jī)根據(jù)各工況規(guī)定的時(shí)間同時(shí)開啟、同時(shí)關(guān)閉。所有參數(shù)的采樣周期均為5 min。試驗(yàn)地點(diǎn)為大連理工大學(xué)建筑能源研究所辦公實(shí)驗(yàn)室(如圖1所示)，試驗(yàn)期間關(guān)閉室內(nèi)其他熱源，以消除其對(duì)本試驗(yàn)的影響。試驗(yàn)時(shí)間為2020年1月的4個(gè)工作日(供暖季)。

圖1 試驗(yàn)地點(diǎn)示意圖

2 計(jì)算機(jī)設(shè)備功熱轉(zhuǎn)換測(cè)試及散熱特性分析

2.1 計(jì)算機(jī)電功率與總散熱量測(cè)試結(jié)果分析

由式(3)～(5)和計(jì)算機(jī)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)各表面溫度、室內(nèi)空氣溫度測(cè)量數(shù)據(jù)即可得到計(jì)算機(jī)的各類散熱量(同樣采用試驗(yàn)期間平均散熱量來描述其散熱特性)，計(jì)算機(jī)24 h電功率與總散熱量變化如圖2、3所示?？梢钥闯觯涸诖蜷_計(jì)算機(jī)后約1 h，總散熱量趨于穩(wěn)定，臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)分別穩(wěn)定在65～75 W和28～33 W范圍內(nèi)；在進(jìn)入休息狀態(tài)后，筆記本計(jì)算機(jī)的散熱量在30 min內(nèi)迅速降至0～5 W之間，臺(tái)式計(jì)算機(jī)的散熱量在1 h內(nèi)迅速下降至10～30 W之間，且隨著休息時(shí)長(zhǎng)的增加，散熱量逐漸降低；下班工況下計(jì)算機(jī)會(huì)有極低的散熱量，其范圍約為0～2 W。

圖2 臺(tái)式計(jì)算機(jī)24 h電功率與總散熱量測(cè)試結(jié)果時(shí)序圖

圖3 筆記本計(jì)算機(jī)24 h電功率與總散熱量測(cè)試結(jié)果時(shí)序圖

相較于計(jì)算機(jī)總散熱量，電功率的變化較為穩(wěn)定。在計(jì)算機(jī)剛進(jìn)入工作工況時(shí)，其電功率迅速升高，并在短時(shí)間(1個(gè)測(cè)量間隔，即5 min)內(nèi)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)分別穩(wěn)定在75～81 W和30～35 W范圍內(nèi)。剛進(jìn)入工作工況時(shí)，臺(tái)式計(jì)算機(jī)的電功率峰值處于105～112 W之間，約為穩(wěn)定狀態(tài)電功率的1.4倍，筆記本計(jì)算機(jī)的電功率峰值處于35～38 W之間，約為穩(wěn)定狀態(tài)電功率的1.1倍。進(jìn)入休息工況后，計(jì)算機(jī)處于睡眠狀態(tài)，其電功率穩(wěn)定在0～3 W之間。

計(jì)算機(jī)電功率與總散熱量隨計(jì)算機(jī)類型及型號(hào)而改變，但其變化規(guī)律不變。電功率隨計(jì)算機(jī)工作工況的轉(zhuǎn)變迅速變化，然而其總散熱量的變化具有滯后性，進(jìn)入休息工況后，其總散熱量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)需經(jīng)歷一段時(shí)間，該時(shí)長(zhǎng)依據(jù)計(jì)算機(jī)類型及型號(hào)不同在0.5～2.0 h內(nèi)變化。在計(jì)算機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)時(shí)，散熱量與電功率有一定差距，其原因?yàn)椋?) 部分電能轉(zhuǎn)化成屏幕光能及散熱風(fēng)扇動(dòng)能；2) 部分熱量滯留在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，并未通過對(duì)流、輻射等方式進(jìn)入室內(nèi)。

2.2 計(jì)算機(jī)各項(xiàng)散熱量變化規(guī)律分析

根據(jù)2.1節(jié)得出的散熱量數(shù)據(jù)，繪制工作工況下臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)各項(xiàng)散熱量的變化趨勢(shì)，如圖4、5所示?？梢钥闯觯?) 不同工作工況下，各項(xiàng)散熱量具有相同的變化趨勢(shì)；隨著時(shí)間的推移，各項(xiàng)散熱量逐漸增加，30～60 min后趨于穩(wěn)定，且各項(xiàng)散熱量趨于穩(wěn)定所經(jīng)歷的時(shí)間相同。2) 臺(tái)式計(jì)算機(jī)穩(wěn)定狀態(tài)的對(duì)流散熱量約為輻射散熱量的1.8倍，二者分別穩(wěn)定在42～45 W和22～25 W之間。筆記本計(jì)算機(jī)穩(wěn)定狀態(tài)的對(duì)流散熱量約為輻射散熱量的2.6倍，二者分別穩(wěn)定在19～22 W和7～9 W之間。

圖4 臺(tái)式計(jì)算機(jī)工作工況下各項(xiàng)散熱量變化趨勢(shì)

圖5 筆記本計(jì)算機(jī)工作工況下各項(xiàng)散熱量變化趨勢(shì)

休息工況下臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)各項(xiàng)散熱量的變化趨勢(shì)如圖6、7所示?？梢钥闯觯?) 計(jì)算機(jī)停止工作后，散熱量下降，臺(tái)式計(jì)算機(jī)約1 h后散熱量變化緩慢，達(dá)到較為穩(wěn)定的狀態(tài)，筆記本計(jì)算機(jī)約30 min后達(dá)到較為穩(wěn)定的狀態(tài)。計(jì)算機(jī)若要進(jìn)入散熱量幾乎無變化的穩(wěn)定狀態(tài)所需時(shí)間更長(zhǎng)，約為2 h。2) 休息工況下計(jì)算機(jī)的輻射散熱量較大，對(duì)流散熱量較小。3) 休息工況下臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的散熱量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其輻射和對(duì)流散熱量都很小，可以忽略不計(jì)。

圖6 臺(tái)式計(jì)算機(jī)休息工況下各項(xiàng)散熱量變化趨勢(shì)

為深入研究休息工況下計(jì)算機(jī)散熱量的變化特征，本文利用MATLAB軟件對(duì)多臺(tái)計(jì)算機(jī)在幾日內(nèi)的平均散熱量數(shù)據(jù)進(jìn)行模型推導(dǎo)及參數(shù)辨識(shí)，得出休息工況下計(jì)算機(jī)散熱量模型，如式(6)、(7)所示。

臺(tái)式計(jì)算機(jī)：

(6)

筆記本計(jì)算機(jī)：

(7)

3 計(jì)算機(jī)設(shè)備功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型的建立及驗(yàn)證

3.1 計(jì)算機(jī)設(shè)備功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型的建立

圖7 筆記本計(jì)算機(jī)休息工況下各項(xiàng)散熱量變化趨勢(shì)

選取5臺(tái)筆記本計(jì)算機(jī)(品牌1)和5臺(tái)臺(tái)式計(jì)算機(jī)(品牌3)3個(gè)工作工況下平均散熱量的歸一化數(shù)值(散熱量與穩(wěn)定狀態(tài)下電功率的比值)進(jìn)行模型參數(shù)辨識(shí)。采用歸一化數(shù)值可提高模型的適用性，使該模型可應(yīng)用于各型號(hào)計(jì)算機(jī)的散熱量計(jì)算中。每個(gè)工況下計(jì)算機(jī)經(jīng)歷一次開啟、工作、關(guān)閉的完整工作過程，算作一組數(shù)據(jù)。采用4日內(nèi)80%的試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立模型。本文選取傳遞函數(shù)描述計(jì)算機(jī)輸入電功率與總散熱量、對(duì)流散熱量和輻射散熱量的數(shù)學(xué)關(guān)系，通過MATLAB軟件利用最小二乘法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，再考慮系統(tǒng)偏差及實(shí)際應(yīng)用等因素，最終選定三階傳遞函數(shù)描述計(jì)算機(jī)輸入電功率與散熱量的關(guān)系，其結(jié)果如式(8)～(13)所示。

1) 總散熱量對(duì)輸入功率的功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型。

腦梗死為臨床常見的腦血管疾病，病死率及致殘率高。經(jīng)手術(shù)治療后，患者多會(huì)出現(xiàn)不同程度的后遺癥，如頭昏、高血壓、便秘等。常規(guī)西醫(yī)護(hù)理方法，以給藥、健康宣教及病情監(jiān)測(cè)為主，患者后遺癥發(fā)生率較高。有研究指出，將中醫(yī)護(hù)理手段應(yīng)用到腦梗死后遺癥患者的護(hù)理中，有助于促進(jìn)病情康復(fù)，提高患者的生活質(zhì)量。為改善預(yù)后，本文于本院2016年6月—2018年6月收治的腦梗死后遺癥患者中，隨機(jī)選取78例作為樣本，闡述了腦梗死后遺癥患者的中醫(yī)護(hù)理方法，并觀察了護(hù)理效果。

臺(tái)式計(jì)算機(jī)：

(8)

筆記本計(jì)算機(jī)：

(9)

2) 對(duì)流散熱量對(duì)輸入功率的功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型。

臺(tái)式計(jì)算機(jī)：

(10)

筆記本計(jì)算機(jī)：

(11)

3) 輻射散熱量對(duì)輸入功率的功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型。

臺(tái)式計(jì)算機(jī)：

(12)

(13)

3.2 計(jì)算機(jī)設(shè)備功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型的驗(yàn)證

3.2.1利用相同型號(hào)計(jì)算機(jī)對(duì)相同工作工況進(jìn)行模型驗(yàn)證

本文引入均方根誤差(ERMS)、平均絕對(duì)百分比誤差(EMAP)和變異系數(shù)(CV)對(duì)功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型的計(jì)算精度進(jìn)行評(píng)價(jià)。利用3.1節(jié)中建立模型后剩余的20%試驗(yàn)數(shù)據(jù)，即筆記本計(jì)算機(jī)(品牌1)和臺(tái)式計(jì)算機(jī)(品牌3)剩余的20%試驗(yàn)數(shù)據(jù)，依舊采用3個(gè)工作工況數(shù)據(jù)的平均值對(duì)公式進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如表2所示。

臺(tái)式計(jì)算機(jī)各模型EMAP、ERMS、CV的范圍分別為：1.53%～2.41%、0.008～0.022、0.024～0.027。

表2 相同型號(hào)計(jì)算機(jī)、相同工作工況下3類功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型驗(yàn)證結(jié)果

筆記本計(jì)算機(jī)各模型EMAP、ERMS、CV的范圍分別為：1.93%～2.65%、0.007～0.023、0.026～0.029。各類模型的計(jì)算精度均處于較高水平，其中臺(tái)式計(jì)算機(jī)功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型具有更好的計(jì)算效果。與總散熱量及對(duì)流散熱量計(jì)算模型相比，輻射散熱量對(duì)輸入功率傳遞函數(shù)模型計(jì)算精度更高，對(duì)臺(tái)式計(jì)算機(jī)而言，其EMAP分別為總散熱量及對(duì)流散熱量計(jì)算模型的70%、63%，對(duì)筆記本計(jì)算機(jī)而言，其EMAP分別為總散熱量及對(duì)流散熱量計(jì)算模型的78%、73%。

圖8顯示了筆記本計(jì)算機(jī)和臺(tái)式計(jì)算機(jī)的驗(yàn)證結(jié)果，橫坐標(biāo)軸為時(shí)間序列，由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)采樣周期為5 min，故時(shí)間序列的間隔時(shí)間為5 min?？梢钥闯觯涸谟?jì)算機(jī)開始工作1 h以內(nèi)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)處于上升趨勢(shì)，之后處于穩(wěn)定狀態(tài)；總散熱量歸一化數(shù)值穩(wěn)定在0.86～0.92范圍內(nèi)，對(duì)流散熱量歸一化數(shù)值穩(wěn)定在0.60～0.63范圍內(nèi)，輻射散熱量歸一化數(shù)值穩(wěn)定在0.27～0.33范圍內(nèi)。其中，筆記本計(jì)算機(jī)與臺(tái)式計(jì)算機(jī)的散熱量歸一化數(shù)值之間有不大于0.04的數(shù)值差異，該差異是由計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、散熱特性的不同所導(dǎo)致的。

3.2.2利用相同型號(hào)計(jì)算機(jī)對(duì)不同工作工況進(jìn)行模型驗(yàn)證

利用與3.1節(jié)中型號(hào)相同的計(jì)算機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證，并分別利用3種不同工作工況(上午工況、下午工況和夜間工況)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的計(jì)算精度。驗(yàn)證結(jié)果如表3所示。

臺(tái)式計(jì)算機(jī)3類功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型的EMAP、ERMS、CV數(shù)值范圍分別為2.21%～3.85%、0.009～0.039、0.028～0.051，筆記本計(jì)算機(jī)3類功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型的EMAP、ERMS、CV數(shù)值范圍分別為2.71%～3.88%、0.010～0.040、0.029～0.048，故本文所得出的3類模型具有較高的精確度，且筆記本計(jì)算機(jī)與臺(tái)式計(jì)算機(jī)模型精確度類似。對(duì)于臺(tái)式計(jì)算機(jī)，總散熱量對(duì)輸入功率模型的精確度在各工作工況下最高，EMAP數(shù)值范圍為2.21%～2.91%，輻射散熱量對(duì)輸入功率模型的精確度在各工作工況下最低，其EMAP為總散熱量模型的1.19～1.23倍。對(duì)于筆記本計(jì)算機(jī)，總散熱量模型在下午工況的驗(yàn)證過程中EMAP達(dá)到3.88%，為3類模型在各工況下的最高值，約為最低值(輻射散熱量模型夜間工況驗(yàn)證過程的EMAP)的1.43倍。與同類型計(jì)算機(jī)相同工況的驗(yàn)證過程相比，EMAP、ERMS在不同工況驗(yàn)證過程中分別有0.78%～1.62%、0～0.017的增加。雖然工況改變?cè)黾恿四Ｐ驼`差，但幅度微小，模型的計(jì)算精度可以保證。由此可見，計(jì)算機(jī)各類散熱量的數(shù)值不隨工況而變化。

圖8 3類功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型驗(yàn)證結(jié)果

表3 相同型號(hào)計(jì)算機(jī)、不同工作工況下3類功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型驗(yàn)證結(jié)果

3.2.3利用不同型號(hào)計(jì)算機(jī)對(duì)不同工作工況進(jìn)行模型驗(yàn)證

利用與3.1節(jié)中型號(hào)不同的計(jì)算機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證，并分別利用3種不同工作工況(上午工況、下午工況和夜間工況)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的計(jì)算精度。驗(yàn)證結(jié)果如表4所示。

表4 不同型號(hào)計(jì)算機(jī)、不同工作工況下3類功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型驗(yàn)證結(jié)果

臺(tái)式計(jì)算機(jī)3類功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型的EMAP、ERMS、CV數(shù)值范圍分別為3.13%～4.65%、0.016～0.074、0.036～0.085，筆記本計(jì)算機(jī)3類功熱轉(zhuǎn)換傳遞函數(shù)模型的EMAP、ERMS、CV數(shù)值范圍分別為3.69%～5.25%、0.014～0.043、0.048～0.073，故本文所得出的3類模型具有較高的精確度，且筆記本計(jì)算機(jī)與臺(tái)式計(jì)算機(jī)模型精確度類似。與采用同型號(hào)計(jì)算機(jī)的驗(yàn)證過程進(jìn)行對(duì)比，不同型號(hào)計(jì)算機(jī)的驗(yàn)證結(jié)果誤差更高，臺(tái)式計(jì)算機(jī)的EMAP、ERMS分別變化了0.22%～1.96%、-0.008～0.050，筆記本計(jì)算機(jī)的EMAP、ERMS分別變化了-0.04%～1.70%、0.001～0.009。

4 結(jié)論

本文通過理論研究與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)辦公環(huán)境中電子類設(shè)備不同工況下表面溫度、總散熱量、分項(xiàng)散熱量等散熱特性進(jìn)行了分析，并提出了電子類設(shè)備總散熱量、對(duì)流散熱量、輻射散熱量與輸入功率之間的功熱轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型。結(jié)果表明，本文提出的辦公環(huán)境中電子設(shè)備功熱轉(zhuǎn)換監(jiān)測(cè)模型具有較高的精確度，在利用同種型號(hào)計(jì)算機(jī)進(jìn)行相同工況驗(yàn)證過程中，該模型的EMAP、ERMS、CV數(shù)值范圍分別為1.53%～2.65%、0.007～0.023、0.024～0.029；在利用同種型號(hào)計(jì)算機(jī)進(jìn)行不同工況驗(yàn)證過程中，該模型的EMAP、ERMS、CV數(shù)值范圍分別為2.21%～3.88%、0.009～0.040、0.029～0.051；在利用不同型號(hào)計(jì)算機(jī)進(jìn)行不同工作工況驗(yàn)證過程中，該模型的EMAP、ERMS、CV數(shù)值范圍分別為3.13%～5.25%、0.014～0.074、0.036～0.085。利用本文所提出的辦公環(huán)境中電子設(shè)備功熱轉(zhuǎn)換監(jiān)測(cè)模型，即可通過對(duì)辦公室插座用電量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)判斷建筑內(nèi)部計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、服務(wù)器等電子信息類設(shè)備的實(shí)時(shí)散熱量，并進(jìn)一步判斷該散熱量中對(duì)流散熱量、輻射散熱量的比例和數(shù)值大小，因此，該模型在辦公建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)中具有較好的應(yīng)用前景。