【摘 要】
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随着互联网的飞速发展,数据中心、通讯机房等能耗急速增加。在机房总能耗构成中,冷却系统能耗占40%左右,降低冷却系统的能耗既能产生较大的经济效益,也对实现碳中和的目标意义重大。相变蓄冷技术可解决通信机房利用自然冷源时供需在时间及空间上不匹配的问题,提高能源的利用效率。本文在机房的高架地板中添加相变材料板,将蓄冷系统与机房的送风系统耦合,利用相变材料板与高架地板中的循环空气的对流传热实现冷能的快速存储
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随着互联网的飞速发展,数据中心、通讯机房等能耗急速增加。在机房总能耗构成中,冷却系统能耗占40%左右,降低冷却系统的能耗既能产生较大的经济效益,也对实现碳中和的目标意义重大。相变蓄冷技术可解决通信机房利用自然冷源时供需在时间及空间上不匹配的问题,提高能源的利用效率。本文在机房的高架地板中添加相变材料板,将蓄冷系统与机房的送风系统耦合,利用相变材料板与高架地板中的循环空气的对流传热实现冷能的快速存储与释放,降低机房冷却系统能耗。针对相变材料在机房的应用,本文提出以正十六烷为基材,膨胀石墨为导热增强剂,通过熔融共混法制备出正十六烷/膨胀石墨复合相变材料并研究其性能。将所制备的复合相变材料应用于相变蓄冷送风系统的实验房,测试了不同工况条件下实验房的热性能。结果表明,实验房在回风温度25℃时升温速率明显降低,有效释冷时间增加了6倍,其中降低发热功率、循环空气流量和室外空气温度都能降低实验房的升温速率,延长实验房的有效使用时间。本文还对实验房的传热过程进行了数值模拟,通过实验验证了模拟的可靠性。结果发现,模拟结论与实验数据具有高度一致性。通过数值模拟的方法研究了复合相变材料的配比、成型密度及相变材料板厚度对实验房模型的热性能的影响,对蓄冷系统结构的优化、相变材料的选取具有一定的指导意义。为了研究相变蓄冷送风技术在我国不同气候区域内的适应性,本文选取了五个气候区域内的代表城市,模拟分析不同气候区域下相变蓄冷送风系统的节能效果。在夏季,实验房在夜间启动制冷系统蓄冷,将冷负荷从白天转移到夜间;在冬季,实验房直接引入自然冷源为蓄冷装置蓄冷,延长自然冷源的使用时间。综合全年,实验房的节电率介于30%～65%之间。当年平均温度降低、年平均昼夜温差增大时,节电量先增大后减小,在年平均温度为16℃时节电量最大。
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