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威尼斯手机版娱乐场内机循环风量设计探讨

责任编辑:精密空调厂家  发布时间:2018-01-29
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威尼斯手机版娱乐场设备质量监督检验中心是通过CMA和CNAS认证的国内威尼斯手机版娱乐场检测的权威机构,集中放置计算机系统或程控交换机系统,并能满足这类设备各项环境要求的特殊空间称为机房。实践证明,机房环境中的温度、湿度、洁净度及空气流动速度直接关系到设备的可靠运行以及使用效率和寿命。而机房内合理空气环境的实现主要通过空调来完成.相较于舒适性空调空间,机房空间有以下独特特点:

1)设备散热量大且热密度集中.

2)设备散湿量很小,平均散湿量只有8-16g/(m2.h).

3)空调送风焓差小,送风量大,空气处理过程以制冷为主,除湿为辅.在小焓差情况下,要消除设备产生的大热量,增大通风量是必然的.

4)合适的送风方式及机组的高稳定性和高可靠性.

因此,要满足机房空间的这些特殊要求就要求威尼斯手机版娱乐场在性能上必须具有较高的显热比和较大的循环风量,而这也是威尼斯手机版娱乐场开发过程中首先要解决的两个关键问题.

1  行业市场情况

目前中国市场上主要威尼斯手机版娱乐场品牌有20多个,其中80%以上为外国品牌.并以法国索克曼(SOCOMAN)、美国爱默生旗下的力博特(Libert)、意大利海洛斯(Hiross)、德国施图兹( Stulz)、加拿大佳力图(Canatal)4大品牌知名度和销量为最高。在20世纪80-90年代,我国威尼斯手机版娱乐场设备全部依靠进口,近些年这些品牌大部分开始以独资、合资等方式在国内本土生产,而国内的一些空调厂商如美的、GREE等也开始涉足威尼斯手机版娱乐场领域,只是市场占有率还比较低,威尼斯手机版娱乐场检测知名度不高,

根据图1可以看到2009年国内威尼斯手机版娱乐场市场上,4大品牌合计占据了60.4%的份额。且78.1%的市场份额全部为外资品牌垄断,在外资品牌占绝对主导的威尼斯手机版娱乐场行业,国内企业作为后来的跟进者,在新产品开发中就既要注意对外国技术的学习又要枳极贯彻实行我国的威尼斯手机版娱乐场国家标准.在这样一条原则的引导下,笔者在机组风量和显热比设汁中碰到了一些问题,下面将威尼斯手机版娱乐场检测进行详细的分析.

2  国标规定的理论分析

我国于2003年II月25日发布了威尼斯手机版娱乐场国家标准《GB 19413-2003-T计算机和数据处理机房用单元式空气调节机》,其中对威尼斯手机版娱乐场名义制冷性能的一般要求在5.4.1条款规定如下:

1)空调机应有较大的送风量和较小的冷风比,送风温差不大于7℃,且送风温度应高于机房露点温度.

2)空调机蒸发器的面积应足够大,使显热比不小于0.87.

风冷式机组名义制冷的标准工况见表1.

查湿空气焓湿图知,当干球温度23℃,湿球温度17℃时,空气的相对湿度为55%,含湿量为9.7g/kg,露点温度为13.5℃,焓值为48 kJ/kg.

焓差法计算空调能力:

全热制冷能力


显热制冷能力


其中,Q1为全热制冷能力,kW;Qs为显热制冷能力,kW;Ma为循环风量,kg/s;hi为空调进口空气焓值,kJ/kg;ho为出口空气焓值,kJ/kg;ti为进口空气干球温度,℃;to为出口空气干球温度,℃;Cp为空气的定压比热,取1.005 kJ/( kg.℃).威尼斯手机版娱乐场检测
定义显热比用Rs表示,由式(1)和(2)可以得到

 

由式(3)可见,在进口空气状态一定的条件下,显热比主要取决于出口空气的干球温度和焓值,与循环风量没有关系。
国标5.4.1条款2)中要求显热比不小于0.87,


国标5.4.1条款1)中,要求送风温差不大于7℃,且送风温度应高于机房露点温度,即

将上述两个条件及ti=23℃,hi=48kJ/kg,Cp=1.005kJ/(kg.℃)代入式(2)~(4)可推出


由式(1)、(3)可以看到,在保证机组制冷能力的前提下,出口空气的焓值和干球温度越低,机组所需要的循环风量就越小,这样就可以节省电机耗功,而且也可以最大限度地降低机组送风噪音。
由式(5)可以看到,要使送风温差不大于7℃,机组出风干球温度的最小值只能取16℃,此时,要使循环风量最小,式(5)左右两边只能均取等号,可计算出:出口空气焓值ho= 39.9 kJ/kg.将to、ho、hi代入式(1),可以得到在保证显热比为0.87的条件下,1kW制冷量所需要的最小风量为376m3/h。

3  外资品牌产品手册分析

威尼斯手机版娱乐场市场上主流品牌样本参数见表2、3、4、.5.


按国标名义制冷工况室内干球温度23℃,湿球温度17℃,相对湿度55%,显热比不小于0.87,送风温差不大于7℃的规定,根据前面分析得到的每千瓦制冷量所需最小风量376 m3/h的最低标准进行评价,各厂家风量标称数据不足情况对比威尼斯手机版娱乐场检测.
根据图2可以看出如果同时满足国标对循环风量、送风温差和显热比的要求,市场上主流外资品牌标称的机组循环风量不足百分比在10%-37%之间,显然达不到要求。

4  突际测试数据验证

下面以某著名外资品牌3匹威尼斯手机版娱乐场铭牌参数与实际测试数据为例进行验证,表6为某外资品牌威尼斯手机版娱乐场室内机铭牌参数.


依据前面的理论分析,本文可以对这个铭牌参数做实际效果分析:
1)从风量经济性角度考虑,本文设计出风干球温度为16℃.按国标规范已知进风干球温度23℃,湿球温度17℃,进风空气焓值48kJ/kg.C。为空气的定压比热,取1.005 kJ/( kg.℃),空气密度为1.18 kg/m3.

2)要保证7500W额定制冷量的前提下显热比大于等于0.87,根据式(1)、(2)、(4)可以得到机组的设计风量至少应为


代人数据计算得出Ma=2 830 m3/h.
由此可见,该威尼斯手机版娱乐场机组若要保证制冷量满足铭牌要求,同时符合国标要求测试工况下的显热比不小于0. 87及送风温差不大于7℃的要求,其标称的额定风量值偏小20.5%.而根据其铭牌的标称值,显冷量与额定制冷量的比值却高达0.91.威尼斯手机版娱乐场检测

为检验该机组的实际使用效果,在广东美的商用空调研发中心12匹焓差实验室进行了实际威尼斯手机版娱乐场检测.


将实测的制冷量、显热比、出风干球温度数据代人式(6),倒推机组的实际送风风量,以检验式(6)的正确性.根据式(6)计算出的风量为2371m3/h,这与实际测试的风量数据2328m3/h,误差小于5%.基本可以认为一致.由以上实验结果的分析可知,用理论的方法进行倒推来校核机组风量是否满足显热比设计要求的方法是可行的.
5  问题原因分析

以上风量不足的推断是基于国标送回风温差不大于7℃的规定做出的,由于风量和送回风温差是相互制约的关系,外资品牌风量设计普遍偏小,其送回风温差的设计必定会大于7℃.

根据各厂家的标称数据和相对应的测试工况(干球温度24℃,相对湿度50%,查湿空气焓湿图,知湿球温度17. 06℃,露点温度12. 96℃,相对湿度50%,焓值48. 18 kJ/kg,空气密度1.18 kg/m3)可以计算其相对应的送风温差:


根据图3可以看到,主流品牌在样本标称的测试工况下,大部分厂家采取的送风温差在9-11℃之间,即可以归结为一个结论:送回风温差不大于11℃.这与国标里规定的“送回风温差不大于7℃”有4℃的差异.如果按国标要求的测试条件,结合式(7)计算可得各厂家机组出风温度如图4所示.可知,主流品牌机组设计出风温度在13 - 15℃,在于球温度24℃,相对湿度50%的条件下,空气露点温度为12. 96℃,就是说外资品牌在机组出风温度设计上的基本思路是保证大于空气露点温度的前提下,取得一个更大的送回风温差.这样可以使机组的风量降低很多,根据第2节的计算方法可以得出将送回风温差由7℃增大到11℃,每千瓦制冷量需要的最小风量就由376 m3/h降低为264 m3/h,降低百分比为29.8%.这就基本可以说明本文第3节分析得出的市场上主流外资品牌标称的机组循环风量不足百分比在10%-37%之间的现象。威尼斯手机版娱乐场检测

6  新观点的论证
若将机组送回风温差的限制由不大于7℃调整为不大于11℃,则机组每千瓦全热制冷量需求的最小风量就由376 m3/h降低为264 m3/h.机组风量的大幅度降低一方面可以降低机组的设计尺寸和风机噪音,另一方面也可能对机房空间的温度控制精度及换气次数产生影响,进而影响机房设备的散热效果威尼斯手机版娱乐场检测.

6.1  机组风量降低对噪声的影响

风机的声功率级Lw(单位为dBA)与风全压H(单位为Pa)、风量L(单位为m3/h)存在以下近似关系:


根据式(8)可知,在机组出风全压不变的条件下,送回风温差由7℃提高到11℃,噪声降低情况如图5所示。


6.2机组风量降低对机房空间温度控制精度的影响
国家标准《电子计算机机房设计规范》对电子计算机机房的温度要求如下:保持温度恒定[温度波动控制在24±(1-2)℃之内];国标GB/T 19413 -2010《计算机和数据处理机房用单元式空气调节机》对机房的温度控制精度要求如下:当威尼斯手机版娱乐场的回风温度设在17-28℃时,温度控制精度为±1℃,根据有关资料先容,经验允许进、出风温差是:在室温允许波动范围≥±1℃时,进、出风湿差应≤15℃;在室温允许波动范围=±1℃时,温差值应为6 -10℃。机房风量的变化会影响机房空间的温度控制精度。威尼斯手机版娱乐场检测

机房中的风量需求主要包括两部分,机房设备散热所需要的风量以及新风需求所需要的风量,前若主要由威尼斯手机版娱乐场机组提供.若在机房设备的技术规格中已经给出所需要的风量,则可以直接计算到总风量中,若没有特别规定,一般可以按式(9)计算:


其中,Q为计算机设备的热负荷,kW;p为空气密度,kg/m3,可取1. 2;c为空气比热,kJ/( kg.℃),可取4.187;Δt为设备的进出口温度差,℃.
由以上分析可知,若要保证机房温度控制精度为±1℃,则式(9)中设备的进、出口温差在6-10℃之间取值.

当温差取10℃时,代人式(9)得:G=301Qm3 /h.

当温差取6 ℃时,代入式(9)得:G=498Q m3/h.

要保证机房温度控制精度在±1℃,威尼斯手机版娱乐场每千瓦全热制冷量需要的风量在301 - 498 m3/h之间.

6.3  机组风量降低对机房换气次数的影响

较小的IDC主机房面积一般在200 - 300m2,净高一般为2.4 -3.0 m,机房热负荷一般按0.3 -0.4 kW/m2计算.但是对予小型机比较多的机房则需要单独计算。

假定某机房面积为250 m2,净高为2.7 m,机房热负荷按0. 35 kW/( m2.h)计算,校核不同送风温差条件下风量是否满足换气次数的要求。

空调机组额定制冷量:87.5 kW,则各条件下机房的换气次数见表8.


结合表9的数据可以看到,若机房估算热负荷为0.35kW/(m2.h)时,国外设计的换气次数各不相同,分别为:俄罗斯(22次/h)、日本(34次/h)、美国(43次/h)、英国(51次/h).可见,将威尼斯手机版娱乐场送同风温差限定为不大于11℃,此时的换气次数是可以满足机房散热需求的.
在国内早期的研究中,对于送风温差的理解也基本是要保证大风量,天津大学李新禹在2004年的一篇文章中提到送风温差一定时(通常送风温差为4 -6℃)的说法,由文献[14]可知,可以说国标GB/T I9413-2003在一定程度上对威尼斯手机版娱乐场送风温差的限制过显严格.随着威尼斯手机版娱乐场在中国市场的不断推广和国内研究者的深入研究,。一些新的观点也不断涌现,哈尔滨空调股份有限企业张红娣指出威尼斯手机版娱乐场的设计出风温度为13-15℃,为大风量小焓差,而舒适性空调为小风量大焓差,出风温度设汁为6-8℃。钟志鲲,丁涛在《数据中心机房空气调节系统的设计与运行维护》一书中也提出了相同的观点.威尼斯手机版娱乐场检测

7  结论

本文通过对国标《GB/T 19413-2003计算机和数据处理机房用单元式空气调节机》关于循环风量和显热比相关条款的分析,以及分析结果和机房空凋市场七主流外资品牌样本和实验测试数据的对比,得出以下结论:

1)严格按照国标要求,机组送回风温差≤7℃,则每千瓦制冷量所需的最小风量为378m3/h.而主流外资品牌机房窄调设计送回风温差为≤11℃,在保证相同显热比的条件下,每千瓦制冷量所需要的最小风量为264 m3/h,风量降低29.8%,噪音平均可降低1.2dBA.另外,从机房温度控制精度、机房换气次数两个方面的分析也说明将每千瓦全热制冷量需求的最小风量设计为264m3/h基本是可以的。

2)威尼斯手机版娱乐场新的国家标准GB/T19413-2010中也取消了对送回风温差不大于7℃的限制,仅保留了对湿热比的要求,由文献[11]可知,这一改变与本文的观点不谋而合.相信新的国标一定会更好地引导产业的产品设计和促进市场的健康有序发展.

3)较大的送风量虽然有助于快速带走机柜的热量,但随着IDC产业的快速发展,单机柜负荷的快速升高,仪仪依靠大循环风量来带走热量将会受到严重考验,必须探求新的更高效的冷却方式.

文章来源:雷诺威空调企业 /

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