很多人对机房制冷设施冷却系统、吸附式制冷、装配式冷库的了解甚少,设施冷却系统的设备与配置会有所不同,由于时间与经费方面的原因,会迫使人们不相称地将重点放在简单地设计一个只能输送所需容量的系统,而忽视了其它因素,然而,我们还是应该赋予更广泛的关注去平衡各种因素,下面对上述机房制冷设施冷却系统、吸附式制冷、装配式冷库进行进一步剖解。

什么是机房制冷设施冷却系统?

数据中心机房冷却系统设计应具有的特点是减少或避免与安装新设备有关的系统停运,这些特点应适用于集中站房内的冷却系统和建筑物内的冷水管路构架,其中一些特点包括为以后的设备,如水冷式机架、集中式空调器、计算机房空调器与集中站房设备等安装时需预留管道阀门和管盖,集中站房应考虑在负荷增加时能添加冷水机组、水泵与冷却塔。

为了将来再接纳计算机和冷却系统,应制定和利用合理的负荷管理制度,制定发展计划或策略,全面的灵活性时常会受到集中站房内管道分布系统的限制,当数据中心在线后,从避免运行中断和实施费用的角度看,一般禁止用改变管道尺寸的方法去求得容量增加。

在控制中心内,应有各种应急程序、协议、人员一览表等,当它们有变化后,应予以更新,设施设备的电源,如不间断电源(UPS)、冷水、机组与馈电器应受到监视,以确定负荷增加和可利用容量情况。此外,还应组建包括信息技术(IT,和设施中各部门的配置管理小组或管理委员会,它能控制与管理数据中心的基础构架。

(1)灵活性

数据中心冷却系统设计应具有的特点是减少或避免与安装新设备有关的系统停运。这些特点应适用于集中站房内的冷却系统和建筑物内的冷水管路构架,其中一些特点包括为以后的设备,如水冷式机架、集中式空调器、计算机房空调器与集中站房设备等安装时需预留管道阀门和管盖。集中站房应考虑在负荷增加时能添加冷水机组、水泵与冷却塔。

为了将来再接纳计算机和冷却系统,应制定和利用合理的负荷管理制度,制定发展计划或策略。全面的灵活性时常会受到集中站房内管道分布系统的限制。当数据中心在线后,从避免运行中断和实施费用的角度看,一般禁止用改变管道尺寸的方法去求得容量增加。

(2)可扩展性

中心对预计的增加和扩展量有足够的考虑,否则它会在很短的时期内被淘汰。计算机技术的更新朔为2一5年,故冷却系统需要有扩展能力,以适应负荷增加。建筑物内的管路系统(CWS——冷却水系统,CHWS一一冷水系统)设计,应能支持建筑物内的冷负荷密度。虽然初投资常支配着水泵选择和水泵规格,但还需考虑水泵的能耗、系统的灵活性和冷水储存,以确定业主的总投资。

集中机房应有足够的空间供未来的冷水机组、水泵和冷却塔之用。集中机房内冷水和冷却水系统的分、集水器的大小,从运行的第一天起到容量增加,以及达到未来的规划容量,应都能很好地适应其变化,根据充分扩展和未来的增加量而选择的管路可以节能,也可以在建筑物寿命期的早些时候采用较小的有效部件。如果预算不允许为将来扩展增加费用,则业主需确保在现有集中机房旁边有可利用的地产。

什么是吸附式制冷?

吸附式制冷也是由热能驱动的,即利用二元或多元工质对实现制冷循环,这点与蒸气吸收式制冷是相同的,然而,与吸收式制冷中采用液体吸收剂吸收和释放制冷剂蒸气不同,吸附式制冷是采用固体吸附剂对制冷剂气体进行吸附和解析。其工作原理是:利用吸附剂在不同吸附温度下具有不同吸附能力这一特性,周期性地冷却和加热吸附剂,使之交替产生吸附和脱附过程。脱附时,释放出制冷剂气体,并使之凝结为液体,吸附时,制冷剂液体蒸发,产生制冷作用。

(1)连续型吸附式制冷系统

由两个(或以上)吸附床组成的吸附式制冷机只需交替完成吸附和脱附过程,可以实现连续制冷。

假定对吸附床A加热,对吸附床B冷却,当A床充分脱附,B床吸附饱和后,再使吸附床A冷却,吸附床B加热,二者交替运行组成了一个完整的连续制冷循环。同时,在两过程切换中,还可以利用脱附刚结束的热床的排热加热另一个吸附刚结束的冷床,从而使热能充分利用,提高制冷循环的效率,这样就构成连续回热型循环。

(2)吸附式制冷的特点

与蒸气压缩式制冷相比,吸附式制冷可以大量节约用电,削减空调季节电网的峰值负荷,可以利用各种热能驱动。除利用锅炉蒸汽、燃油燃气产生的热能外,还可以利用太阳能和各种废热、废气、废水等低品位热源。

结构简单,运行部件少,安全可靠,以水、氨、甲醇等为制冷剂,对环境和大气臭氧层无害。

尽管吸附式制冷具有极大的应用前景,但它的一些缺陷也大大降低了它的市场竞争力,主要表现在:吸附和脱附过程比较缓慢,制冷循环周期较长;与蒸气压缩式和吸收式制冷机相比,制冷量相对较小;热力系数一般为0.5~0.6。

(3)间歇型吸附式制冷系统

间歇型吸附式制冷时利用太阳能驱动的制冷剂,主要由吸附床、冷凝器和蒸发器组成一个封闭系统。白天,处于环境温度的吸附床被太阳能加热,吸附剂温度升高后开始解析,制冷剂从中脱附出来,系统内的制冷剂蒸气压力逐渐升高,当达到与环境温度对应的饱和压力时,制冷剂蒸气在冷凝器中凝结,同时放出潜热,冷凝下来的液体进入蒸发器中贮存。晚上,吸附床被冷却,吸附剂的吸附能力提高,于是开始吸附蒸发器中的制冷剂蒸气,造成系统内气体压力降低,此时蒸发器中的制冷剂便在低温下不断蒸发出来,吸收被冷却物质的热量,达到制冷的目的。如果采用其他热源,只要对吸附床间歇地进行加热和冷却,使吸附剂周期性地产生脱附和吸附作用,同样能达到制冷的目的。

由上述可知,吸附式制冷也属于液体汽化制冷。与蒸气压缩式制冷机相类比,吸附床利用温度的变化引起吸附量的较大变化,导致封闭系统中压力的较大变化,从而起到压缩机的作用。但上述吸附系统间歇性制冷,吸附器处于吸附过程中产生冷效应,吸附结束后必须有一个脱附过程使吸附剂状态还原,这时将停止制冷。

(4)吸附制冷工质对

吸附剂制冷剂工质对的选择是影响吸附式制冷机性能的重要因素之一。理想的工质对是要求在工作范围内吸附性能强、吸附速度快、传热效果好的吸附剂和汽化潜热大、沸点满足要求的制冷剂,目前,对吸附工质对的研究正在不断深入和发展。比较成熟的有沸石-水,硅胶-水,活性炭-甲醇,金属氢化物-氧,氯化物盐类-氨等。G?Cacciola和G?Restuccia得出的适合不同温区的研究成熟的工质对。由于水的汽化潜热比较大,而且在0℃以下易结冰,所以沸石-水、硅胶-水比较适合蒸发温度为0℃以上的空调系统。活性炭对甲醇的吸附容量比较大,而且吸附容量对温度变化比较敏感,甲醇的汽化潜热大,冰点低,沸点比室温高,对铜钢等金属材料不腐蚀,因此活性炭对甲醇适合太阳能或其他低温热源驱动的一般制冷系统。但由于甲醇在150℃左右易分解,其工作温度应低于150℃。

什么是装配式冷库?

装配式冷藏库又称拼装式冷藏库、组合式冷藏库及活动式冷藏库,具有重量轻、结构紧凑、保温性能好等特点。库体板由工厂预制,制冷设备可成套采购,现场安装,建库周期短、拆装、搬迁、改建极为方便。库体板由预制成型的内外铝合金(也有用镀锌钢板或不锈钢板),中间夹以导热系数较低的高压发泡硬质聚氨酷或聚苯乙烯成型的夹心板组成,板面有平的或瓦楞型的,库板之间连接采用一定数量的勾销紧固装置或雌雄接口装置等多种方法,库门采用电热防冻,开门灵活方便,库底面与室内地坪之间有地笼或底托空架。

装配式冷藏库配有各种成套的压缩机组(带水冷式或风冷式冷凝器)、热力膨胀阀、冷风机和电控箱、库内整套照明等,库内装温度控制器可以自动控制停开压缩机和冷风机,冷风机内装电热丝自动融霜等,操作简便,库温稳定。冷负荷的计算如下:

(1)制冷压缩机负荷

对于室内型装配式冷库,由于进出货频繁,进货温度较高,导致了冷负荷变化较大。在负荷计算中对各项热量可不进行折减或修正,并把制冷装置和管道等冷损耗补偿系数设为1.1。因此,制冷压缩机的负荷可进行计算: QJ=1.1(1/εQ1+PQ2+Q4+Q5)。

(2)库房冷却设备负荷

装配式冷库冷却设备负荷的计算原理同土建式冷库基本相同,但其中某些项应根据装配式冷库的特点进行修正,式中Q1,Q2,Q3,Q4,Q5分别为维护结构传热负荷、货物热量、通风换气热量、冷间电动机运转热量、操作热量、W,1/ξ为板缝计算系数,取1.1,β为货物热流量系数,对于冷却间、冻结间和货物不经冷却而直接进入冷藏间的冷却物冷藏间。 β=1.3,对于其他冷却间(包括冻结物冷藏间、冰库和部分冷却物冷藏间)β=1对与室内型装配式冷库,食品均为短期贮藏通风换气热量可以省略:

室内型冷库可以不考虑太阳辐射,Q1可以计算Q1=KF(32℃=tn),对于室外型装配式冷库,Q1Q计算:Q1=KFa(tw=tn) , 式中,a为温差修正系数,对于围护结构的外侧加设通风空气层,外墙a=1.3,屋顶a=1.6,对于外侧不加设通风空气层,外墙a=1.53,屋顶a=1.87。

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