提高冷水式机房空调显热比的研究及应用

提高冷水式机房空调显热比的研究及应用

苏培焕

珠海格力电器股份有限公司 广东省珠海市 519070

摘要：本文通过理论分析，找出影响冷水式机房空调先热比的因素，然后设计实验方案进行验证，找出各因素与先热比之间的关系。在冷水式机房空调的设计上，充分考虑从各个因素的影响，确定关键零部件选型及设计，在保证制冷量满足设计目标的同时，尽可能提高先热比。

关键词：冷水式；机房空调；制冷量；显热比

引言

数据中心安装有大量的服务器、路由器、存储设备、交换机、光端机等计算机设备以及动力保障设备，如UPS电源，均会向数据中心内散大量的热量，这些热量仅造成机房内温度的升高，属于显热，部分机房的显热比课高达95%。

数据中心通常维持40%—55%的湿度，湿度过低易产生静电，造成静电放电乃至击穿，湿度过高设备与元器件表面结露，发生漏电或短路而无法正常工作。机房空调的显热比越高，对环境的除湿能力越弱，维持一定湿度能耗越低。

因此，提高机房空调显热比，能有效的降低为维持数据中心温湿度所损耗的功耗。

1、方案设计

通过以下树状图分析出决定冷水式机房空调显热比的因素。

根据国标《GB/T 19413-2010计算机和数据处理机房用单元式空气调节机》进行产品开发，由于静压及供回水温度为标准参数，因此不能通过调整上述参数进行提升机房空调的显热比。而通过仿真计算，铜管管径的变化，仅影响到机房空调的制冷量，对显热比的影响几乎可以忽略。针对影响机房空调显热比的其他因素，设计五款表冷器（均为4排，长×宽=1219mm×600mm），具体方案如下：

方案1：采用1.4mm片距平片， 20进20出

方案2：采用1.4mm片距开窗片，20进20出

方案3：采用1.8mm片距开窗片，20进20出

方案4：采用1.4mm片距平片，24进24出

方案5：采用1.4mm片距平片，32进32出

2、设计验证方案

1. 测试条件：供回水温度分别为7℃、12℃，内环境干湿球温度分别为24℃、17℃；

2. 相同静压下，随着风机转速的提升高，风量呈上升趋势；

3. 表冷器中水流方向为顺流，通过设定不同风量，分别验证各表冷器的性能；

4. 表冷器中水流方向为逆流，通过设定不同风量，分别验证各表冷器的性能；

3、根据设计的实验方案，在焓差性能实验台进行验证，测试数据如下：

3.1汇总并分析数据，得出以下结论

1. 相同结构的表冷器，顺流布置的显热比高于逆流布置

2. 相同结构的表冷器，风机转速越高，显热比越高

3. 相同结构的表冷器，片距越大显热比越高，平片的显热比高于开窗片

4. 相同片形、片距的表冷器，路数越多，显热比越高

4、冷水式机房空调设计

4.1以制冷量为120kW的冷水式机房空调设计为例，设计制冷量为120kW，功率9kW，显热比85%，静压150Pa，风量不小于31000m³h

4.2关键零部件选型及设计

4.2.1根据风量及静压要求，确定选用某厂家3台RH560风机，具体性能参数如下：

4.2.2根据3的结论，结合性能要求，确定表冷器的方案：采用4排1.4片距亲水开窗片，20路顺流布置。

4.3经过实验验证，满足国标GB/T 19413-2010，且满足设计目标，具体数据如下：

5、小结

明确了影响冷水式机房空调显热比的主要因素；

表冷器的采用顺流布局，换热量偏低，但可大幅提高显热比

适当的提高风量，可有效提升显热比

[1]史美中，王中铮，《热交换器原理与设计》，南京：东南大学出版社，2003.3(2)

[2]吴业正，韩宝琦，《制冷原理及设备》，陕西，西安交通大学出版社，1997.4(2)

[3]杨世铭，陶文铨，《传热学》，北京,高等教育出版社, 1998.12(3)

[4]《GB/T 19413-2010计算机和数据处理机房用单元式空气调节机》，中国标准出版社，2011.10