热管技术在信息机房中的应用

【摘要】：室外空气余热的回收与利用，是一项很好的节能、减排、环保措施。开展能源节约与资源循环利用，是降低成本、节能减排、增强竞争力的选择。

【关键词】：热管技术信息机房节能减排

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

本方案为某信息机房节能改造项目，该信息机房系统现场情况如下：

室内温度为22℃，相对湿度为45%，信息机房内原有艾默生P2070UA机房空调6台，每台机组参数如下：制冷量64.3kw，制冷剂为R22，送风方式采用上送风；海洛斯机房空调6台，制冷量为70.3kw，显热比0.92，能效比3.73，功率13.8kw，制冷剂为R407C，送风方式采用上送风。信息机房在最大负荷时运行10台，运行时间为12个月，每天运行24小时，机房面积大约为500平米。通过计算其信息机房负荷大约为679kw。

二、热管技术简介

热管是近几十年发展起来的一种具有很高导热性能的传热元件，热管换热器是通过潜热传热，使高温流体加热低温流体的换热设备。换热器中的热管一般由管壳、吸液芯及内部工作液体 (工质)组成。热管原理示意图：

以热管为传热单元的热管换热器同常规换热器相比，有一些独特的优点，主要表现在：

1）传热性能好

①由于在蒸发段及冷凝段外壁增加了翅片，增大了冷热流体的热交换面积，因而强化了整个传热过程；②把传热的气-气换热器的交叉流型改为纯逆流。在不改变冷、热流体入口温度的条件下，增大了传热过程中冷热气体换热的平均温度；③把气体管内流动改为垂直外掠流动。可使该管束的平均换热系数提高约30%。

2) 可调整的冷热比

由于能很方便地调整冷热侧换热面积比，从而可有效的避免有腐蚀性气体的露点腐蚀，例如烟气中含有硫，且温度过低时通过调整冷热侧换热比从而避免由此引起的硫腐蚀。

3）传热面局部破坏时，能确保两流体彼此不渗透

常规换热器由于两气体为间隔所隔，当传热间隔某一微小局部损坏时，泄漏随即发生，使介质渗透而受到污染。而热管换热器却可以杜绝流体间渗透的现象。在热管换热器中，当热管元件某一端壳壁损坏时，造成的只是该单一元件失效而停止传热，两种气体仍被元件另一端的壳壁隔开，通过元件壳壁的泄漏不会发生，因而能确保流体的品质不会变坏。再加上单根热管损坏后更换方便，并不影响换热器整体。所以，在气体品质要求严格，冷热气体不能相互污染的情况下，热管空气换热器是非常理想的换热设备。

三、工程实施情况

3.1工程实施目的

回收利用室外空气余热资源，为信息机房提供冷量，替代或减少传统信息机房制冷方式，从而大量减少一次能源消耗，减少污染物排放量，同时节约大量运行费用。

3.2设计计算

（1）项目总负荷的计算。对改造项目而言，根据现场制冷装置的选择和制冷机最大开启冷量可以确定；对于新建项目而言，可根据维护结构、设备发热量、工作人员散热和照明等4部分经过详细计算综合确定。

（2）热回收系统负荷的确定。理论上只要室外温度低于室内设计温度，均可采用热回收装置回收室外空气能量。热回收装置的热回收量如下式：

Q=C×G×（Th1-Tc1）×ｎ

n=（Th1-Th2）/（Th1-Tc1）

式中：C—空气定压比热容，取1.01kJ/( kg·K)；G—空气流量，即余热回收装置的通风量m3/h；Th1和Th2为室内空气进、出口温度；Tc1和Tc2为室外空气进、出口温度，℃；n为余热回收装置显热效率，对于确定风量的回收装置而言，热回收效率一般在70%--80%之间。

3.3机组参数

热管回收机组是按照标准工艺制造的工业标准化产品，可以根据用户需求任意组合台数和容量，以满足节能要求。在额定工况下，单台参数见下：

四、项目经济性分析与比较

计算依据：

电价1.0元/kwh，信息机房制冷期每天运行24小时，运行12个月，则全年共计运行8760小时，总制冷量约为679kw。

1）传统方式运行费用分析

传统方式运行费

2）节能系统运行费用分析

安装热管机组后的运行费

五、结论

1、安装热管回收系统，年节电量达约1187455.14KWH/年，每年节约运行费至少119万元。

2、系统简单、运行调节稳定可靠、备用性大幅度提高、操作管理方便、维护费用低、设备寿命长。

3、热管系统安装后，环保效益也非常显著，经计算：每年可节省标煤消耗约为1130吨，每年可少排放二氧化碳 13679吨，一氧化碳0.6吨，二氧化硫 3.7吨，氮氧化物3.2吨，硫化氢0.22吨，粉尘4.78吨。

4、热回收系统减少了制冷机的运行时间，节能效果显著；全部自然冷却时，压缩制冷停止，降低了机房内噪音；自然冷却装置系统，控制简单，故障率低，维修简便；与直接引入室外新风的自然冷却方式相比，机房不会受到室外空气的污染。

参考文献：

A、《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）

B、《制冷设备安装、施工及验收规范》GBJ66－84

C、《通风及空调工程安装、施工及验收规范》GBJ500243-2003

D、《设备及管道绝热工程设计规范》GB50264-97

E、《实用供热空调设计手册》