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天来节能—空调室外机雾化冷却节能技术

来源:机房360 作者:DJ编辑 更新时间:2017-5-24 17:26:40

摘要:天来节能科技(上海)有限公司公司长期致力于将电子、信息技术在节能领域的应用,在空调雾化节能领域拥有完全自主知识产权的“相变(雾化)冷却节能系统”,处于国内领先地位。

  一、 技术名称

  空调室外机雾化冷却节能技术

  二、 适用范围

  相变 (雾化) 冷却节能系统(空调室外机雾化冷却节能技术)适用于所有风冷冷水机组、风冷热泵机组、风冷VRV机组,当空调室外机组工作环境恶劣时,该系统的节能效果尤为显著,尤其适用上述机组的以下应用场合:

  1、 数据机房精密空调;

  2、 风冷中央空调;

  3、 其他因散热不佳导致的机组高压报警频繁或运行效率低下的风冷机组。

  三、 技术提供方

  1、 企业名称:天来节能科技(上海)有限公司

  2、 企业logo:


  3、 企业介绍:

  天来节能科技(上海)有限公司公司长期致力于将电子、信息技术在节能领域的应用,在空调雾化节能领域拥有完全自主知识产权的“相变(雾化)冷却节能系统”,处于国内领先地位。


  四、 技术原理

  1、 现有技术存在问题

  数据中心的传统冷却大多采用风冷型机房精密空调,其具有高效率、高可靠性和灵活性的特点,但是也存在以下一些缺点:(1)、夏季高温季节,由于空外机集中摆放而散热不良,容易引起机组高压故障;(2)、室外机的噪声对周围影响较大;(3)、由于风冷冷凝器安装在室外,受环境温度、通风等外界因素影响较大,换热效率直接影响了空调系统的制冷效率;(4)、对于传统多层数据机房,一般把室外冷凝器安装在每层的四周,下层冷凝器的热量将不断向上散发,上层的冷凝器效率将会降低,形成热岛效应等。

  为解决上述缺点,用户单位一般使用喷淋或压力雾化的形式用大量的水与空气进行热湿交换来促使空调室外机的降温。但喷淋及压力雾化形成的水雾使空调室外机翅片表面长期浸润在水中,导致翅片通风效率降低、翅片腐蚀结垢。且喷淋及压力雾化技术存在对翅片喷射冲击、水量大、效率低、无法实现智能控制等问题,从而不能很好地通过雾化降温技术解决空调的节能、高压报警及噪音问题。

  2、 本技术原理

  数据中心的风冷空调机组基本上为单级蒸汽压缩式制冷机组,主要由压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器四大件组成,如图(a)所示。 其理论循环包括压缩、冷凝、节流过程、蒸发等四大过程。在蒸发温度不变的情况下,降低冷凝温度可以减少压缩机耗电功率,提高输出的制冷量,提高制冷性能系数(EER)。理论情况下,冷凝温度每降低1℃,EER约可提高3%-5%。同时,空调压缩机的排气压力偏高会使压缩功率加大,输气系数降低,从而使制冷效率下降。


  空调室外机雾化冷却节能系统主要由雾化器、智能雾化控制器和水处理器三部分组成。由水处理器处理后的水流经雾化器,在雾化器的高速离心作用下形成“平行水雾”,并将每一滴水雾化成原水滴体积的1/500,覆盖到空调冷凝器进风侧。利用水从液态到气态相变过程吸热量比升温1℃吸热量提高500多倍,且雾化蒸发速度比水滴蒸发速度加快300多倍这一特性,大幅度提高吸热量,使局部环境降温3-15℃,降低了冷凝器进风侧的温度,从而有效减少了空调制冷工况下的压缩机的负载、降低了冷凝温度及冷凝压力、增加了蒸发器制冷量,进而提高了机组制冷效率,使空调设备始终工作在设定的“最佳效率区间”,并且能有效解决高温季节空调的出力不足、宕机和高压报警现象,确保了设备稳定运行。


  3、 创新之处:

  该系统安装于风冷空调室外机冷凝散热翅片进风侧。构成如下图。


  (1) 平行水雾技术:喷淋和压力雾化技术所制造的水雾是锥形、点状水雾,直接喷射在室外机翅面,容易导致翅片积水、堵塞、损坏。我公司的离心雾化直流无刷电机制造的水雾为平行水雾,与室外机平行覆盖,均匀分布,蒸发效率高。平行水雾如下图:


  (2) 智能水量技术:根据空调的工况变化智能配置合适水量,使空调工作在设定的高效区间:

  (3) 恒雾粒技术:多层雾化,智能调整。根据水量的变化自动分层雾化,并智能调整雾化电机的转速,保持水雾雾粒稳定,使水雾的蒸发效率适合空调室外机的冷却要求。

  (4) 恒转速技术:根据空调室外机的外形规格人工设定雾化器转速,从而调整雾化器的水雾面积,并可以恒定此转速自动进行工作。

  4、 应用效果

  使用相变(雾化)冷却节能技术,提高了空调室外机翅片的通风效率、加快了水雾的蒸发速度,避免了伤害翅片,不会对空调室外机翅片结垢、腐蚀。因而可以达到如下效果:

  (1) 节约空调电费支出,降低运营成本:根据实验室试验和现场测试,相变冷却节能系统可为空调制冷季平均节能12%~25%,投资回报期少于二年,使用寿命长达八年。

  (2) 提高室内制冷量,确保机房温度:相变冷却节能系统在降低风冷空调耗电量的同时还可提高制冷量输出,解决了夏季高温环境下负荷需求大、制冷量不足的供需不平衡矛盾,满足机房制冷量要求。

  (3) 消除了压缩机高压报警现象,延长压缩机寿命:通过降低冷凝温度,可降低压缩机排气压力,避免压缩机高压报警;同时由于提高了制冷量输出,可减少压缩机工作时间,延长了压缩机寿命,减少了设备维护费用。

  (4) 相比传统喷淋及压力雾化技术节水50%以上

  五、 主要节能减排指标

  2014年全国总用电量55233亿千瓦时,空调用电占全国总用电量的15%左右,用电8285亿千瓦时,其中风冷式空调用电约4970亿千瓦时,使用本产品能效比可提高10-25%,节电率在12%以上。且本技术无有毒有害物质,无温室气体排放。如果全部使用本产品,按10%的节电率计算,可以节约用电近500亿千瓦时,按照50%的市场应用来说,每年可以节约用电250亿千瓦时(静态,不计算增量)。

  六、 应用实例

  1、 应用方式

  风冷机组安装相变冷却节能系统。其中雾化器将水雾化并蒸发至冷凝器周围空气中,智能监控系统通过采集空调系统空调压缩机排气压力/温度、风机电流等运行的关键参数来控制雾化系统,自动调整水量的大小并调整转速,使雾粒均匀、合适、稳定,保持良好的雾化效果,充分满足室外机的换热需求,确保空调在设定的“高效区间”工作。


  2、 应用实例:

  上海某数据中心于2015年4月实施“专用空调室外机雾化冷却节能技术改造”,该项目共有精密空调室外机134台,投资120万元。项目实施以后未再出现高压报警现象,空调运行稳定。经过节能测试,显示该项目使用“雾化冷却节能技术”后空调节能率高于12%。

  本项目主要为双系统空调机组。数量:67台;压缩机数:134台;对应268台冷凝器风机。每台机组制冷量约:72kW,每台机组制冷功率约:26kW。本项目总制冷输入功率:1742kW。

  雾化冷却节能技术改造经济适用性分析:

  本项目所用空调总功率为1742kW,按每天工作24小时,按制冷季(环境温度12℃以上)8个月240天,80%的空调轮流开启,总用电约为800万kWh:

  1742*24(小时)*240(天)*80%(空调使用率)=800.00万kWh

  使用雾化冷却节能技术改造后,不但能改善空调外机的工作环境,且有显著的节能效果,还能提升空调的制冷率。按照12.0%的节能率,空调的节电量应为96.0万kWh。雾化冷却节能系统自身用电、用水约占所节约总电费的5%左右,节能系统使用率按照80%计算。每度电按0.9元计算,每年可节省电费约66.6万左右。本项目雾化冷却节能技术改造投资费用为120万元,投资回报期小于二十四个月。

  说明:(1)、每个冷凝器风机对应一套雾化系统。每套雾化冷却系统在工作时每小时用水15-30L、耗电15-30W。雾化水量和空调室外机的排气压力或冷凝温度相关。(2)、雾化冷却节能系统的空调节能率和空调室外机所处工作环境的温度、湿度紧密相关。


雾化器


节能监控系统

  七、 技术应用现状和推广前景

  1、技术应用现状

  本产品适用于最低温度高于0°C的所有地区,尤其适合高温低湿环境。在中国移动公司、建设银行、德国博世等企业的精密空调、中央空调中广泛使用。市场占有率目前在国内同类产品中排名第一。

  2、市场推广潜力

  据统计,当前我国数据中心数量约为55万个,其中,中小型数据中心(面积小于 500平米)占据80%,而大中型数据中心(面积大于2000平米)的数量则不到 5%。由于数据中心机房内设备全年8760 小时不停运转,属于常年满负荷工作。因此,机房内的空调设备一般全年运行。

  空调系统为数据中心最大的能耗来源之一,如图所示,我国数据中心空调系统能耗占数据中心总能耗40%左右,几乎与IT设备相当,因此空调系统常被认为是当前数据中心提高能源效率的重点环节。

  目前,中小型数据中心主要使用风冷式精密空调作为IT设备的冷却设备,因此,在国家推广建设绿色数据中心的号召下,雾化冷却节能技术将拥有广阔的应用前景。


  八、上海市节能产品证书


  责任编辑:DJ编辑

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