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下送風通風機柜進風速度對其出風溫度的影響

華銳凈化 2021-05-24 12:04 閱讀

下送風通風機柜進風速度對其出風溫度的影響下送風通風機柜進風速度對其出風溫度的影響

對數據機房內的機柜進行精確下送風的制冷模式,可以更合理地進行氣流組織,將空調冷風直接輸送到每個機柜內,先冷設備后冷環境,規劃機柜內的氣流走向,防止機柜內部局部溫度較高的現象發生,有效提高空調的制冷效率。黃?指出數據機房采用空調精確送風系統之后,有效改善了設備運行環境和直接提高了機房的裝機容量。對于單機柜的研究,程序等人指出,使機柜排出的熱空氣遠離設備的進風口,是達到高熱密度機柜的散熱性能需要的關鍵要素之一。但是機柜進風速度對其散熱情況的影響,卻很少有相關的文獻進行研究。本

文將通過實驗研究分析機柜的進風速度對其出風溫度的影響情況,從而確定機柜的較佳進風速度。

1 精確下送風原理

精確下送風方式是在空調風柜底部和機房通信設備擺放區域地板下做一架空支架,經過空調風柜處理過的低溫空氣,從空調機底部送到活動地板內,利用活動地板形成的空間作一個靜壓箱,然后通過機柜底板上的可調風口,根據需要將冷空氣精確地送到每個機柜,冷空氣帶走通信設備的熱量后,再流過機房走道等環境空間,回到空調風柜進行冷卻降溫處理,再循環使用。圖1為空調精確下送風氣流組織原理圖。

空調精確下送風直接將冷空氣從架空地板風口送入機柜內,遵循“先冷設備,后冷環境”的原則,可以適當提高回風溫度,加大了冷卻溫差,減少空調風系統的輸送能耗,是一種具有高效換熱效率的氣流組織,在一定程度上解決了大風量、小焓差設計和空調風系統能耗的矛盾。

2 單機柜實驗臺的建立

2.1 實驗臺的建立

單機柜實驗臺的基本結構如圖2所示,實驗臺放置于某研究單位空調綜合實驗室的環境室中,實驗臺主要包括:機柜、架空地板和空調風柜。

機柜安置于架空地板上,如圖3所示,其尺寸為:(高)2200 mm ×(深)1200 mm ×(寬)600 mm,屬于標準機柜,機柜內部共有 10 臺 500W的模擬通信設備(可通過穩壓電源調整機柜的功率),兩者上下間距約200 mm,共有 10 層。機柜采用下送風側出風的氣流組織形式,在機柜內部的前端留有假想冷風道,機柜進風口位于冷風道的下部,其結構尺寸為:360 mm×630 mm,可通過擋板調整進風口的大小,機柜內的熱空氣從后面排出,后面板開孔率為 40%。另外,在進風口旁安裝有擋風盲板,防止冷空氣直接從機柜底部流向后面。

架空地板連接空調風柜和機柜,如圖3和圖4所示。架空地板起到靜壓箱的作用,結構尺寸為:2400 mm × 1200 mm × 600 mm,其與空調風柜通過 300 mm 長的一段風管連接,風管截面為邊長 310 mm 的正方形,架空地板上留有送風口,并與機柜連接。

空調風柜如圖4所示,其結構尺寸為:(長)1200mm×(寬)600mm×(高)1600mm,額定制冷量為8kW,額定風量為 2300 m3/h,采用下送風上回風的送風方式??照{風柜負責送風溫度和送風速度的調控,以滿足實驗工況的要求。溫度控制通過控制模塊的PID儀表實現,風速控制通過風機變頻實現。(www..com)

2.2 實驗測試

實驗中的測試對象和所使用的測試儀表詳見表1。

機柜進、出風溫度測點布置如圖5所示。其中,機柜出風溫度的 1-5 測點由下至上距機柜底板距離分別約為 300 mm,700 mm,1100 mm,1500mm,1900 mm;6-8 測點距通信設備 230 mm左右,布置在機柜2、5、9層中間位置;9-11測點距通信設備50 mm,布置在機柜 2、5、9層的通信設備正前方位置。

機柜進風速度測點布置如圖6所示,在進風口布置9個測點,取各測點的算術平均值作為機柜進風速度。

3 實驗工況

本文以單機柜實驗臺為對象,通過相關實驗,研究了機柜進風速度對其出風溫度的影響。

通過改變機柜的進風速度進行了3個工況的實驗,如表2所示。3個工況的機柜發熱量基本相等,約為4995 W,進風口尺寸相同,均為360mm×630 mm,進風溫度基本相等,為 15.7℃± 0.1℃,而工況1到工況3的進風速度從 0.99 m/s 增加到2.00 m/s,保證了單一改變研究參數的實驗要求。

4 實驗結果及分析

機柜出風溫度測試結果見圖 7 所示。參照圖5,對圖7中各出風截面的溫度進行說明:① 1-5測點溫度表示出風截面 1 上的溫度分布;② 6-8 測點溫度表示出風截面2 上的溫度分布;③ 9-11 測點溫度表示出風截面 3 上的溫度分布。

圖7為機柜各出風截面溫度分布隨進風速度的變化曲線,結合表 2 可知,隨進風速度的增大,機柜出風溫度隨之減小,但各出風截面上的溫度分布趨勢隨進風速度的變化而有所不同。當進風速度為 0.99 m/s 時(即工況 1),隨著測點位置的升高,測點 1 至測點 5 的溫度(即出風截面 1 上的溫度)逐漸升高,從 31.6℃升高至 47.1℃,并且測點 4 到測點 5 溫度升高迅速,增加了近8.4℃;測點 6 至測點 8 的溫度(即出風截面 2 上的溫度)同樣逐漸升高,并且測點 7到測點 8的溫度升高迅速,增加了近11.1℃;測點9至測點11的溫度(即出風截面 3 上的溫度)有先減后增的趨勢,但測點 10 僅比測點 9 減少了0.4 ℃,測點 11 卻比測點10 增加了將近 11℃。當進風速度為 1.39 m/s 時(即工況2),隨著測點位置的升高,測點 1 至測點 5的溫度以及測點 6 至測點8 的溫度均逐漸升高,分別從 29.9℃增高到34.8℃和 30.4℃增高到35.2℃,但升高趨勢均較工況1小,并且沒有明顯的溫升現象;測點 9 至測點11 的溫度分布出現先減后增的現象,但兩測點間溫差不大,約 2.0℃。當進風速度為 2.0 m/s 時(即工況3),隨著測點位置的升高,測點 1至測點 5的溫度分布基本呈現先增后減再增的現象,但在機柜上部出風溫度隨之變化較小,最高溫度為 32.3℃,最大溫差為3.7℃;測點6 至測點 8 的溫度分布呈現先增后減的現象,最高溫度為30.9℃,最大溫差為1.7℃,出風截面 1 和2 上各測點間溫差較小,溫度分布較均勻,沒有明顯的溫升現象;測點9至測點11的溫度分布出現逐漸減小的現象,測點11比測點9溫度減小了約6.0℃。

可見,當機柜的進風速度約為1.0 m/s 時,即冷量供應較小時,機柜上部出風溫度比下部出風溫度明顯較高,隨進風速度的增大,機柜上部出風溫度與下部出風溫度之間的差值逐漸減小,當進風速度達到2.0 m/s 時,機柜內部溫度分布基本呈現下熱上冷的現象,原因為:①當進風速度較小時,由于機柜內通信設備及其它構件對冷空氣的阻擋,致使其很難及時上升到機柜上部,大量冷空氣被機柜下部的通信設備所排出的熱量所消耗,而能夠達到機柜上部的冷空氣量很小,以至無法全部帶走機柜上部的通信設備排出的熱量,從而造成機柜上部的出風溫度較高。②當進風速度較大時,冷空氣在較大的速度下可以快速達到機柜頂部,充分帶走機柜上部的通信設備排出的熱量,反而機柜下部的通信設備所吸收的冷空氣量相對減小,以至機柜下部出風溫度相對較高。

當機柜的進風速度約為1.4 m/s 時,機柜出風溫度分布比較均勻,冷空氣的利用效率較高,有利于提高機柜的換熱效率,因此,建議機柜的進風速度在 1.4 m/s 左右為宜。

5 結論

(1)空調精確下送風遵循“先冷設備,后冷環境”的原則,直接將冷空氣從活動地板風口送入機柜內,加大了冷卻溫差,可以適當提高回風溫度,減少送風量,從而減少空調風系統的輸送能耗,在一定程度上解決了大風量、小焓差設計和空調風系統能耗的矛盾。

(2)當機柜的進風速度約為 1.0m/s 時,機柜上部出風溫度比下部出風溫度明顯較高,隨進風速度的增大,機柜上部出風溫度與下部出風溫度之間的差值逐漸減小,當進風速度達到2.0m/s時,機柜內部溫度分布基本呈現下熱上冷的現象。

(3)當機柜的進風速度約為 1.4 m./s 時,機柜出風溫度分布比較均勻,冷空氣的利用效率較高,因此,建議機柜的進風速度在1.4 m/s 左右為宜。

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