蒸发式冷凝制冷机组节能研究及其在机房空调的应用

【摘要】：计算机被喻为20世纪最伟大的科学发明之一，对人类的重要性不言而喻，保证计算机安全、稳定、可靠运行具有重要的意义。计算机易受机房环境影响，机房空调则是机房环境的主要保障，因此必须加大对机房空调的研究。加上我国能源形势严峻和各种能源政策的出台，研究开发高效节能稳定的制冷设备应用于机房空调中显得尤为重要。 本文在对蒸发式冷凝制冷机组的研究基础上，着眼于实际工程应用，考虑将蒸发式冷凝制冷机组推广应用于机房空调领域；采用了编程的方法，编写了蒸发式冷凝制冷机组运行优化软件，对机组性能进行优化研究；通过实际测试，将蒸发式冷凝制冷机组与水冷却式制冷机组进行了比较，最后加入运行优化控制，再进行综合比较；编写了蒸发式冷凝制冷机组的设计软件，简化了其设计选型过程。 本文主要做了以下几方面的研究： 分析了空气温度、空气湿度、尘埃、有害气体、电磁干扰、噪声振动对机房设备的影响、汇总了各类型机房对空气参数的要求，同时分析了机房空调的具体要求，结合蒸发式冷凝制冷机组的特点，指出蒸发式冷凝制冷机组具有高效、稳定、节能、节水等特点，适合应用于机房空调，同时相对于其他制冷机组有一定的优越性，应该在空调机房领域大力推广。 从整个蒸发式冷凝制冷机组出发，利用VB代码编写了蒸发式冷凝制冷机组运行优化软件。对实际案例进行计算及分析得出：空气干球温度33℃，湿球温度27℃，蒸发温度5℃，冷凝温度38℃下，蒸发式冷凝制冷机组负荷率为100%时，水泵流量为14kg/s、风机风量为20.7m~3/s时，能效比EER达到最大为4.821，能效提高7.03%；负荷率为80%时，水泵流量为12kg/s、风机风量为13.2m~3/s时，能效比EER达到最大为4.866，能效提高11.31%。；负荷率为60%时，水泵流量为10kg/s、风机风量为8.0m~3/s时，能效比EER达到最大为4.900，能效提高17.14%。负荷率为40%时，水泵流量为8kg/s、风机风量为4.3m~3/s下机组能效比EER达到最大为4.931，机组能效提高28.03%。综合对比不同负荷率下运行结果得出，负荷率越低，机组能效比的提高量越大，机组优化运行效果越好。 对蒸发式冷凝制冷机组实际应用工程进行测试，测试结果表明三种运行情况下，使用运行优化后蒸发式冷凝制冷机组性能最优，在不同负荷率下，能效比均能保持在4.0以上，而且变化率不大于2.2%。在负荷率为100%时，运行优化后蒸发式冷凝制冷机组对比于水冷式制冷机组，性能提高14.0%，节能12.8%；对比于蒸发式冷凝制冷机组能性能提高0.6%，节能0.8%。而在负荷率为41%时，优化后蒸发式冷凝制冷机组对比于水冷式制冷机组性能提高达59.0%，节能37.8%；对比于蒸发式冷凝制冷机组性能提高9.5%，节能9.3%。 采用Visual Basic语言编写了蒸发式冷凝制冷机组选型计算软件。校核结果显示，最大误差不超过10%，最小误差仅0.1%。 【关键词】：机房空调 蒸发式冷凝器 优化控制 节能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TB651
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-13
• 物理量名称及符号表13-15
• 第一章 绪论15-32
• 1.1 研究背景15-16
• 1.1.1 电子计算机和机房空调15
• 1.1.2 我国能源现状与政策15-16
• 1.2 制冷和空调系统16-20
• 1.2.1 制冷与空调的原理16
• 1.2.2 制冷系统分类16-20
• 1.3 蒸发式冷凝制冷机组介绍20-23
• 1.3.1 蒸发式冷凝器20
• 1.3.2 蒸发式冷凝器分类20-22
• 1.3.3 蒸发式冷凝制冷机组22-23
• 1.4 本课题提出的目的和意义23
• 1.5 国内外研究进展23-30
• 1.5.1 蒸发式冷凝技术的研究进展23-27
• 1.5.2 蒸发式冷凝技术应用于制冷空调的研究进展27-28
• 1.5.3 机房空调的研究进展28-30
• 1.6 课题来源、研究内容及创新点30-31
• 1.6.1 课题来源30
• 1.6.2 研究内容30-31
• 1.6.3 创新点31
• 1.7 本章小结31-32
• 第二章 蒸发式冷凝制冷机组在机房空调的应用32-44
• 2.1 前言32
• 2.2 运行环境变化对机房设备影响32-35
• 2.2.1 温度变化对机房设备的影响32-33
• 2.2.2 湿度变化对机房设备的影响33
• 2.2.3 灰尘对机房设备的影响33-34
• 2.2.4 有害气体对机房设备的影响34
• 2.2.5 电磁干扰对机房设备的影响34
• 2.2.6 噪声和振动对机房设备的影响34
• 2.2.7 各种类型机房对环境要求34-35
• 2.3 机房空调的要求35-37
• 2.3.1 高效可靠35-36
• 2.3.2 稳定性36
• 2.3.3 大风量36
• 2.3.4 节能36
• 2.3.5 对水的依赖小36
• 2.3.6 保证新风过滤，控温控湿36-37
• 2.3.7 其他要求37
• 2.4 蒸发式冷凝制冷机组用于机房空调的可行性分析37-41
• 2.4.1 高效37-38
• 2.4.2 节能38-39
• 2.4.3 节水39
• 2.4.4 稳定39-41
• 2.4.5 容易安装维护41
• 2.5 蒸发式冷凝制冷机组在机房空调的应用情况41-43
• 2.6 本章小结43-44
• 第三章 蒸发式冷凝制冷机组运行优化44-64
• 3.1 前言44
• 3.2 节能原理44-47
• 3.2.1 冷凝端参数变化对空调系统性能的影响44-45
• 3.2.2 蒸发式冷凝制冷机组运行平衡点45-46
• 3.2.3 节能优化的实现方式46-47
• 3.3 运行优化软件的设计与编写47-53
• 3.3.1 运行优化软件涉及的控制方程47-52
• 3.3.2 运行优化软件运算流程52-53
• 3.4 运行优化案例53-55
• 3.4.1 研究对象53-54
• 3.4.2 优化过程步骤54-55
• 3.5 运行优化结果分析55-62
• 3.5.1 100%负荷率下运行过程参数分析55-58
• 3.5.2 100%负荷率下机组性能分析58
• 3.5.3 不同负荷率下机组性能分析58-62
• 3.6 本章小结62-64
• 第四章 蒸发式冷凝制冷机组工程应用及性能测试64-82
• 4.1 前言64
• 4.2 工程介绍64-67
• 4.2.1 改造前空调方案介绍64-65
• 4.2.2 改造后空调方案介绍65-67
• 4.3 性能测试67-69
• 4.3.1 测试方案67
• 4.3.2 测试仪器67
• 4.3.3 数据处理67-69
• 4.4 测试结果与分析69-81
• 4.4.1 水冷却式制冷机组测试69-72
• 4.4.2 蒸发式冷凝制冷机组测试72-75
• 4.4.3 蒸发式冷凝制冷机组优化运行测试75-78
• 4.4.4 三种情况下的性能对比78-81
• 4.5 本章小结81-82
• 第五章 蒸发式冷凝制冷机组选型计算软件82-92
• 5.1 前言82
• 5.2 软件编写中涉及的计算公式82-84
• 5.3 软件介绍84-89
• 5.3.1 蒸发式冷凝机组选型计算软件功能介绍84-85
• 5.3.2 蒸发式冷凝机组选型计算软件“设计”操作85-89
• 5.3.3 蒸发式冷凝机组选型计算软件“校核”操作89
• 5.4 实际应用89-91
• 5.5 本章小结91-92
• 结论与展望92-95
• 结论92-94
• 展望94-95
• 参考文献95-101
• 硕士学位期间取得的研究成果101-102
• 致谢102-104
• 附件104

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