冷热数据（精选七篇）
冷热数据 篇1
由于互联网、云计算、大数据技术和应用的迅速发展,我们从IT时代进入到DT时代,在这个发展过程中,数据中心和数据中心机房的建设越来越普及,在数据中心机房的建设中需要使用高密度的机柜,高密度的机柜具有较大的功耗,使得机柜成为中高热密度的机柜,数据中心机房的精密空调系统的应用就是要解决中高热密度机柜的散热问题。同时,在数据中心机房的建设中,绿色、节能的要求越来越高,这样在数据中心机房建设冷通道封闭系统或热通道封闭系统成为发展的趋势,冷通道封闭系统或热通道封闭系统会使精密空调系统具有更高的效能,使PUE值降低,可以节约能源。本文将对数据中心机房的高密度机柜系统不采用冷热通道封闭系统、采用冷通道封闭系统、采用热通道封闭系统等各种情况进行应用分析,并结合分析给出我们的设计。
2 数据中心机房冷热通道封闭的应用分析
2.1不采用冷热通道封闭和采用冷热通道封闭的应用分析
1)不采用冷热通道封闭的气流组织情况
机柜采用面对面或背对背的方式进行摆放,精密空调冷气流下送风至高架地板下空间内,地板下空间作为静压箱,由通风地板输送至机柜前端,再经IT设备吸收,使IT设备温度降低后,由机柜背部排出热气流。热气流上升至天花内,经精密空调吸收后再降低温度。其优点是:低温空气直接从底部送到IT设备内,吸收IT设备的热量后,从机房顶部回到空调机组顶部。冷热气流流动方向与空气特性相一致,容易得到好的空调效果。气流组织形式如下图所示。
2)采用冷热通道封闭的气流组织情况
机柜同样采用面对面或背对背的方式进行摆放,采用顶棚、通道门、机柜盲板等将面对面摆放的冷通道或背对背摆放的热通道封闭起来,致使冷热气流得到物理分离。
根据分析,采用冷通道封闭或热通道封闭,数据中心内的冷、热气流得以分离。
具有以下优点:
1)避免机房局部热点产生。产生局部热点的原因是在冷气流离开精密空调设备到达机柜前的过程中,IT设备产生热量被带入冷风引起温升,致使距离制冷设备较远的IT设备无法得到有效制冷。采用冷通道封闭或热通道封闭能阻止制冷设备输出的冷气流在到达机柜前的过程中与热气流混合。如此,冷气流在离开制冷设备到达机房内所有机柜的送风温度变化很小,即统一的IT设备进风口温度,从而避免了局部热点产生。
2)精密空调的送风温度可以调整到较高的温度,仍然可以满足机房内IT设备的安全稳定运行。未采用通道封闭的传统下送风的制冷方式所设置的送风温度要比IT设备所要求的温度低得多,才可以防止机房内某一机柜局部过热。采用冷通道封闭或热通道封闭的方式将冷热气流有效隔离,避免了冷热气流混合,可以提高送风温度,以及到达制冷设备的回风温度也会相应得到提升。回风温度提升可以提升冷却盘管的热交换效率,从而提高制冷容量和整体的能效。
3)通过消除冷、热气流混合,设定较高的制冷系统送风温度,可以使制冷系统在高于露点温度的工况下运行。当送风温度高于露点温度,空气中的湿度就不会降低。如果湿度不降低,就不需要加湿,这样就节约了电能和水。
4)在实现相同冷却效果的前提下,采用通道封闭的方式都可减少室内风机的送风量来实现数据中心的节能。
2.2 采用热通道封闭与冷通道封闭的应用分析
采用热通道封闭和采用冷通道封闭各有优缺点,具体分析如下:
根据分析:热通道封闭允许较高的热通道温度而不影响到机房内的其他空间是热通道封闭和冷通道封闭之间最主要的区别。
具体分析如下:
1)机房管理人员在机房操作时,采用冷通道封闭时,冷通道外部空间的温度过高将会导致作业环境温度过高,对经常在数据中心机房内作业的IT管理人员会感觉不舒适,而采用热通道封闭,高温只存在于封闭的热通道之内,而不会影响到在机房内经常作业的人员。
2)机房内除了IT设备还有其他的设备时,冷通道封闭仍需要增加环境空调或通过定制的风管从密闭的冷通道获得冷气流来保证这些设备的良好运行。而热通道封闭则不需要。
3)在忽略人员舒适性以及独立设备安全性的情况下。在机房面积较大时,若采用热通道封闭,由于空间较大,空调发出的冷气流部分流失大空间内,利用效率相对降低。此种情况冷通道封闭的效果优于热通道封闭。
4)在机房面积相对较小时且墙顶地面做好保温,采用热通道封闭冷气流在空间内损失较小,封闭热通道直接将冷风与设备散热面进行对流降温,其制冷效果比较明显,且IT设备产生的热量集中收集,热通道的温度可以提高,而不影响通道外的环境温度,空调的送风温度相应得到提高,节能效果相比冷通道更为明显。但需注意的是,如果送风口送风出现问题,可能出现热量快速积聚的问题,影响IT设备的运用。
2.3 采用行间空调与采用一般下送风房间精密空调的应用分析
针对冷热通道的封闭,采用行间空调和采用房间空调相比,行间空调具有性能的优势,也具有其他方面的缺点。具体分析如下:
优点:
1)行间精密空调直接放置在机柜设备之间,贴近热源设计,冷气流可以在最短的路径送达至机柜内部。降温效果大大提高。
2)空调紧靠机柜的布置方式可解决机柜中的高密度散热,空调能提供机柜需求的冷风送风量要求,热风能最短最快返回空调机组,
3)前送风后回风,冷热气流由机柜物理隔离,可以有效地防止冷热气流混合,提高制冷效率。
4)对地板的架高高度无特殊要求,适用更多机房建设场地。
缺点:
1)造价相对较高。
3 数据中心机房冷热通道封闭应用的设计案例
在我们的应用实践中,针对不同情况的数据中心,我们进行了相关的设计。具体如下:
3.1 主机房面积(S≤120㎡)较小的数据中心机房的设计
采用行间精密空调,并采用热通道封闭气流遏制。精密空调数量按偶数进行配置,防止局部热交换不足。平面图如下图:
3.2 主机房面积(S≥120㎡)较大的数据中心机房的设计
面积较大的数据中心,分为一次性全部建成和分期建设两种建设方案。若一次性建设完成,设计可采用房间空调,采用下送风上回风的气流组织形式,并采用冷通道封闭。当然,也可以采用行间空调的设计。若采用分期建设,则建议采用行间空调进行建设,同时进行冷通道封闭。在采用行间空调和冷通道封闭进行设计时,需将行间空调分散布置在机柜列中,不宜将两台空调面对面摆放。这样设计可以方便地分期建设各组机柜系统,建议同时采用模块化机房建设的方案。平面图如下图:
4 结束语
数据中心机房空调系统的建设是数据中心机房建设的核心之一,在数据中心机房建设冷通道封闭系统或热通道封闭系统是发展的趋势,如何将冷热通道封闭系统与模块化机房的建设,以及先进、节能、绿色、环保的精密空调系统的建设更好的结合起来,是我们在实际的数据中心机房建设和应用中需要不断研究和探索的。
摘要：数据中心机房的特点就是使用高密度的机柜,因此解决高密度机柜的散热是数据中心机房的重要功能,采用冷通道封闭或热通道封闭的方案是解决中高热密度机柜散热的有效方案,该文在分析了冷热通道封闭的各种应用方式后,根据实践经验,给出了数据中心机房冷热通道封闭的两个典型案例。
关键词：数据中心机房,冷通道封闭,热通道封闭,行间空调
参考文献
[1]李洪珠.数据中心封闭冷热通道数值模拟对比分析[J].制冷,2014(9).
冷热数据 篇2
冷通道和热通道 (简称为冷热通道) 是下送风上回风气流组织 (见序篇[1]中的图2) 的主要组成部分, 在数据中心的气流循环中起着聚集、组织冷气流从穿孔地板至机柜与IT设备、热气流从机柜与IT设备至格栅回风口稳定有序运行的作用 (见序篇中的图1) , 保持合理的穿孔地板出风量、出风速度、出风温度至关重要。
6个主机房的冷热通道结构一致, 每列冷热通道的基本情况如下: (1) 布置机柜与IT设备的进风口均面向冷通道、出风口均面向热通道, 形成有效隔离的冷空气区和热空气区; (2) 冷通道宽度为1.4m, 布置2列可调节穿孔地板, 每列19块, 合计38块;穿孔地板与静电地板尺寸相同, 均为0.6m*0.6m*0.032m; (3) 热通道宽度为1.8m, 在热通道正上方的回风层底面上布置2列回风格栅, 2列回风格栅的尺寸均为14.5m*0.28 m; (4) 静压箱顶面与回风层底面之间的净高为3m。
二、测量内容和方法
2.1穿孔地板出风量的测量。
采用TSI 8375风量罩 (图1a) 测量每一块穿孔地板的出风量:用风量罩 (罩体底面大小与穿孔地板大小相同, 均为0.6m*0.6m) 罩住单块穿孔地板, 将风量罩的测量仪表调至风量测量模式进行风量测量, 待数据显示稳定后, 存储数据;风量罩的测量仪表自动记录测量数据, 每测量完成一个机房的数据, 从风量罩的测量仪表中批量导出一次测量数据。
2.2穿孔地板出风速度的测量。
采用热线式风速计 (图1b) 测量距离穿孔地板表面1.9m高处的垂直向风速:将热线式风速计的探针水平固定在测量点处;调整测量点下方的穿孔地板的出风速度至设定值;待热线式风速计的数据显示稳定后, 存储数据, 读取并记录测量值。
采用TSI 8375风量罩 (图1a) 测量每一块穿孔地板的出风速度:用风量罩罩住单块穿孔地板, 将风量罩的测量仪表调至风速测量模式进行风速测量, 待数据显示稳定后, 存储数据;风量罩的测量仪表自动记录测量数据, 每测量完成一个机房的数据, 从风量罩的测量仪表中批量导出一次测量数据。
2.3穿孔地板出风温度的测量。
采用HT-4703无线温湿度监控系统 (图1c) 测量每一块穿孔地板的出风温度:将温度标签布置在每一块穿孔地板的中心位置;由于温度标签对温度存在一定的感应时间段, 为保证数据的准确, 待所有温度标签布置完成30分钟后, 在无线温湿度监控系统中设置监测时间和采集数据间隔, 开始采集数据;温度标签的测量数据通过接收器传输至无线温湿度监控系统中;无线温湿度监控系统自动存储和记录接收器传入的数据。
2.4IT设备运行功率的测量。
数据中心的动环监控系统能够对每个机柜与IT设备的运行功率进行实时监测, 从动环监控系统获取6个主机房每个机柜与IT设备的运行功率。
三、测量结果
3.1穿孔地板出风量的测量结果。
考虑穿孔地板的出风量存在微小的波动范围, 对每块穿孔地板的出风量连续测量6次, 取6次测量的平均值作为测量结果, 6个主机房每一块穿孔地板的出风量测量结果见表1。
利用表1的测量结果, 计算出每列冷通道的穿孔地板出风量的合计值以及每个主机房的穿孔地板出风量的合计值, 将计算结果列于表2。
3.2穿孔地板出风速度的测量结果。
选择机房1每列冷通道第10块穿孔地板中心位置正上方1.9m高处作为垂直向风速测量点, 共8个测量点;测量在每个测量点下方的穿孔地板的出风速度分别为1.7m/s、1.9m/s、2.1m/s、2.3m/s时的该点的垂直向风速, 将测量结果列于表3。
考虑穿孔地板的出风速度存在微小的波动范围, 对每块穿孔地板的出风速度连续测量6次, 取6次测量值的平均值作为测量结果, 6个主机房每一块穿孔地板的出风速度测量结果见表4。
利用表4的测量结果, 计算出每个机房中穿孔地板出风速度的平均值, 将计算结果列于表5, 将每个机房中穿孔地板出风速度的最大值、最小值也列于表5。
3.3穿孔地板出风温度的测量结果。
考虑穿孔地板的出风温度可能受到室外温度变化的影响, 对每块穿孔地板的出风温度进行24小时的监测, 每15分钟采集一次数据, 共采集数据96次。测量完成后, HT-4703无线温湿度监控系统自动计算出每块穿孔地板出风温度的96次测量值的平均值和每个机房中穿孔地板出风温度的最大值、最小值和平均值, 测量结果和计算结果见表6和表7。
3.4IT设备运行功率的测量结果。
利用从动环监控系统获取的6个主机房每个机柜与IT设备24小时的平均运行功率 (因数据量较大, 在此不列出) , 计算出6个主机房每列机柜与IT设备的运行功率的合计值, 将计算结果列于表8。
利用表8的计算结果, 按运行功率1kw所产生的热负荷为1kw计算, 得出6个主机房机柜与IT设备运行产生的热负荷合计值, 列于表9。
机柜内IT设备发热量不同, 所需要的风量也不同, 按公式L=3600*Q/ (ρ*P*ΔT) [2]计算每个主机房实际需求风量L (m³/h) 列于表10, 其中Q为发热量, 取值各主机房总热负荷 (见表9) ;ρ为空气密度, 取值1.2kg/m³;P为空气比热容, 取值1.005kj/ (kg.k) ;ΔT为进出风温度差, 取值10℃[3]。
将表2中每个主机房的总出风量, 即实际供给风量列于表10。
四、分析
4.1供风量与IT设备需求的匹配分析。
将表10中每个主机房实际需求风量和实际供给风量值绘于图2中, 得到6个主机房实际需求风量和实际供给风量对比图。
从图2可看出, 各主机房的实际供给风量均超出实际需求风量, 送风风量较大, 风量损失较为严重。
4.2穿孔地板出风速度的分析。
从表3可看出, 当穿孔地板出风速度小于1.9 m/s时, 距离穿孔地板表面1.9m高处的垂直向风速接近于0。这说明当穿孔地板出风速度小于1.9 m/s时, 从穿孔地板送出的冷风全部被机柜与IT设备有效的利用了;当穿孔地板出风速度大于1.9 m/s时, 有一部分冷风没有被机柜与IT设备有效利用, 而是被浪费了。
从表4和表5可看出, 6个主机房大部分穿孔地板出风速度偏大, 存在很大程度的冷风损失。
4.3穿孔地板出风温度的分析。
穿孔地板送风温度直接影响着IT设备的运行, ASHRAE 2008[4]对IT设备入口温度的推荐值为18℃-27℃, 保守起见, 将IT设备入口温度控制在18℃-25℃之间。穿孔地板送出的冷风, 在送至IT设备入口处有2℃-3℃的温升 (将在机柜与IT设备篇详细论述) , 因此穿孔地板的出风温度控制在16℃-23℃之间为佳。
从表6和表7可看出, 6个主机房部分穿孔地板出风温度低于16℃, 说明空调回风设定温度偏低, 存在一定程度的制冷能源损失。
五、优化
5.1优化措施。
上述测量结果和分析结果表明, 6个主机房实际供给风量均超出实际需求风量、大部分穿孔地板出风速度偏大、部分穿孔地板出风温度偏低。调整6个主机房的穿孔地板的出风量、出风速度和出风温度, 采取的措施如下。 (1) 调整空调回风设定温度。将每台空调的回风设定温度提高2℃-3℃, 从而相应将穿孔地板的出风温度提高了2℃-3℃。 (2) 调整空调开启数量。调整空调开启数量 (将在空调机组篇详细论述) , 减少空调整体送风量, 降低静压箱静压, 降低穿孔地板出风速度。 (3) 调整穿孔地板通风率。按每个机柜与IT设备的实际风量和风速需求调整相应穿孔地板通风率, 使得穿孔地板出风量和出风速度满足该机柜与IT设备的实际需求。
风量的调整, 难以达到供给风量与需求风量之间的100%的匹配, 因而允许±10%的浮动:在减少风量浪费的同时, 避免因风量不足而引起的局部过热, 将每个机房优化后的总供给风量控制在该机房实际需求风量的90-110%之间, 使得实际供给风量与实际需求风量之间基本达到匹配。
5.2优化后数据测算。
优化完成后, 按本文第2章和第3章同样的方法和步骤, 测算得出优化后的数据。将每个主机房实际需求风量和优化后实际供给风量列于表11;将每个主机房优化前和优化后, 出风速度大于1.9 m/s的穿孔地板数量占穿孔地板总数的百分比列于表12;将每个主机房优化前和优化后, 出风温度低于16℃的穿孔地板数量占穿孔地板总数的百分比列于表13。
5.3优化效果。
将表11中每个主机房实际需求风量和优化后实际供给风量值绘于图3中, 得到6个主机房实际需求风量和优化后实际供给风量对比图。
从图3可看出, 各主机房的实际供给风量均与实际需求风量基本匹配, 消除了风量的大量损失, 节省了能源。
从表12可看出, 优化后与优化前相比:每个主机房出风速度大于1.9 m/s的穿孔地板数量占穿孔地板总数的百分比大幅降低, 减少了大量的冷风损失, 节省了能源。
从表13可看出, 优化后与优化前相比:每个主机房出风温度低于16℃的穿孔地板数量占穿孔地板总数的百分比明显降低, 减少了制冷能源损失, 节省了能源。
实践证明对6个主机房采取的优化措施效果良好, 在节省能源成本方面取得了良好成效。
六、结论
(1) 冷热通道在数据中心的气流循环中起着聚集、组织冷气流从穿孔地板至机柜与IT设备、热气流从机柜与IT设备至格栅回风口稳定有序运行的作用, 保持合理的穿孔地板出风量、出风速度、出风温度至关重要;
(2) 按每个机柜与IT设备的实际需求调整相应穿孔地板出风量、出风速度和出风温度, 使得穿孔地板出风量、出风速度和出风温度满足该机柜与IT设备的实际需求, 减少风量浪费, 节省能源成本;
(3) 减少风量浪费的同时, 应避免因风量不足而引起的局部过热, 将每个机房的供风量控制在实际需求风量的90-110%之间, 使得实际供给风量与实际需求风量之间基本达到匹配;
(4) 保证实际需求风量的前提下, 穿孔地板出风速度小于1.9 m/s为佳;
(5) 穿孔地板的出风温度控制在16℃-23℃之间为佳。
参考文献
[1]孙长虹, 王卫国, 马瑞等.企业数据中心气流组织测量与研究之序篇[J].信息系统工程, 2013, 10.
[2]王前方, 陈川等.数据中心机房空调系统技术白皮书[S].中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会数据中心工作组, 2011:22.
[3]孙长虹, 朱建力, 万军等.企业数据中心气流组织测量与研究之静压箱篇[J].信息系统工程, 2013, 12.
“冷热不均”愈发明显 篇3
据我爱我家监测数据分析,从2015年四季度到今年二季度,全国楼市总体可以分为两个阶段。
第一阶段为2015年四季度至2016年一季度。期间北上深等一线城市市场火热,量价齐升,新房、二手房交易量较2014年大幅增长。苏州、南京等二线城市楼市也不断升温,量价稳步上涨。三四线城市楼市一直不温不火,去库存效果甚微。
第二阶段为2016年二季度。随着一线城市收紧限购政策,北上深等一线城市楼市逐步趋向平稳,交易量逐步下降,房价涨幅收窄。而受一线城市外溢需求影响,加上政策相对宽松,苏州、南京等二线城市地王频出,量价齐涨,出现了明显的过热势头。三四线城市楼市则依旧未能走出库存积压的困局,库存压力进一步加大,楼市冷热不均的现象越发明显。
【述评】
2016年上半年,全国各地楼市冷热不均,不平衡的情况越发严重。该去库存的三四线城市,库存不降反增,压力进一步增大;不该去库存的一线城市,则火热异常,库存告急;二线城市快速升温,量价齐涨态势甚至超过一线城市。
这主要是由于2015年“330新政”以来出台的一系列利好楼市的货币和税收政策,使得一二线城市的购房需求集中释放,楼市量价齐涨。然而,从市场的实际反应来看,普惠式的货币和税收政策并未对“去库存”起到行之有效的作用,反而导致了需要去库存的三四线城市库存压力越来越大,需要控制热度的一二线城市反而更加火热,楼市冷热不均的态势越发明显。
为解决目前楼市严重的去库存不均衡的问题,笔者以为,未来的楼市政策应当从以下方面着力。
第一,摒弃普惠制货币和税收政策。目前实行的这种全国普惠制的降息减税的货币和税收政策,会让不均衡的情况更加不均衡。
第二,因城施策,采取区域政策差别化。一线城市需要维持现有的政策导向,保持政策平稳;二线城市可以针对楼市过热的区域果断出台针对性政策;三四线城市则需要加大去库存力度。
第三,为三四线城市吸引人口流入。应尽快推进三四线城市的产业结构升级,完善教育、医疗等公共资源配套,用优秀的产业和公共资源配套吸引人口流入,真正实现去库存。
汽车专用急速冷热椅 篇4
产品特性
l) 本急速冷热椅造价低;
2) 技术含量高, 操作简单、快捷, 安全并且保温效果持久;
3) 它不同于普通汽车坐垫。该产品在国内属于刚刚起步的产业, 生产的数量很少, 但是它已经逐渐被接受, 尤其在一些经济发达地区以及国际市场需求量更大。
产品的应用范围
急速冷热椅适合与各种类轿车、汽车配套, 可以增强汽车的舒适性与安全性, 减少长期驾驶和乘坐汽车给乘客带来的疲劳和疾病。
市场分析
l) 市场现状:现今越来越多的消费者不但注重汽车外观造型以及汽车座椅和汽车内饰, 也讲究其安全性、舒适性。因此, 在汽车座椅行业按摩座椅和加热座椅等应运而生。目前, 几乎全球所有汽车制造厂商的高档、豪华轿车都配备了座椅加热装置, 如德国奔驰、宝马、奥迪、大众、保时捷等, 虽然加热椅和按摩椅已普遍应用于汽车产品, 但冷热兼备的汽车座椅在汽车界仍处于空白状态, 所以有很大的开发空间。相信此项发明将是下一代汽车座椅发展的必然方向。
2) 国内市场:我国的汽车生产和消费起步较晚, 但发展很快, 目前, 中国已成为汽车消费大国和生产大国, 据资料统计, 目前国内生产厂商近200家, 每年生产汽车300多万台, 每年都有几十款新车下线。
3) 产品的成本及价值分析:本产品材料成本约400元 (人民币, 下同) , 人工费约100元, 生产成本低。目前, 本产品售价 (参考按摩椅和加热座椅) 约2000元左右, 利润可观。
转让方式及条件
面谈或电话联系。
联系人:刘兆龙
地址:北京市大兴区玉花园一里4楼5门202室
邮编:102600
建筑冷热源优化设计研究 篇5
这是一个在一系列离散点上寻找最优的问题, 目前有成熟的计算方法。
1模型算法与分析
1.1建立备选方案集
建立备选方案集的目的, 是在设备数据库中找出设备允许的负荷偏差满足冷负荷、热负荷和卫生热水负荷, 然后各种设备按照一定的规则进行各种组合, 并对这些组合进行筛选, 冷负荷、热负荷和卫生热水负荷能同时满足的设备的组合就可归入备选方案集中。设备之间的组合规则在算法中体现出来, 我们将备选方案集合记为D{dn}。
1.2参数计算
形成备选方案集D后, 就要对每个方案的各种参数进行计算。这里所说的各种参数就是上面所说的指标向量集U中的元素。最后形成一个方案集D相对于指标向量集U的评价矩阵R。
在建立这个矩阵的时候, 要注意模糊量的处理。在7个评价指标中, 模糊量有3个:可维护性、环保性、使用年限和安全可靠性。这3个模糊量统一用0─9标度法处理。0─9标度法的量化指标见如下刻度标注所示。
还必须注意的是各评价指标对评价结果的影响。有的指标越大却表明方案越差, 在这种情况下就要取相应指标的倒数作为矩阵R中的指标值;如果指标越大方案越优, 则直接将指标值纳入矩阵R中。
该矩阵中每一个列向量都代表了一个备选方案, 相量中的元素代表了该方案的某一个指标的值, 当然这些值只是方案的初始值, 由于各方案配置和情况有很大不同, 因此, 并不能直接用这些值来比较各方案的优劣。
1.3评价方程的归一化
1) 在矩阵R的每一列中找出每一列的最大值和最小值, 记为此处i、j、m、n分别指矩阵R的列下标集元素、最大值和最小值的列下标。则这7个最大值和7个最小值组成了目标向量N和目标向量M。
这里, n、m分别指最大值和最小值。
2) 对矩阵的每一列元素分别进行归一化处理。对于“越大越好”性指标 (即效益性指标) 列, 对每个元素分别计算, 并将计算后得到的结果ri j替代原来的元素ri j。对于“越小越好”性指标 (即成本性指标) 列, 对每个元素分别计算, 将计算后得到的结果rij'替代原来的元素rij。如此计算矩阵中的所有元素, 得到的新矩阵就是归一化矩阵。
经过以上两个步骤, 矩阵R中所有的值都分布在0至1之间, 至此完成了评价矩阵的归一化。必须注意的是, 此时评价矩阵的的评价指标值都是相对量, 不能表示某一方案的该项指标的绝对大小。
1.4权向量确定
前面已经提及, 由于评价指标集合中各指标对于方案优属度的重要性不同, 所以可以采用权数的形式来表示各方案的相对重要性。对方案优属度重要的指标的权数就比较大, 对方案优属度不重要的指标的权数就比较小。
设权向量的形式如下:
权重确定的方法很多, 根据权重确定途径的不同, 这些方法大致可分为两类:一类是主观赋权法, 如层次分析法、专家调研法、环比评分法、最小平方和法、二项系数法等, 多是采用综合咨询评分的定性方法。这类方法因受到人为因素的影响, 往往会夸大或降低某些指标的作用, 致使排序的结果不能完全真实地反映事物间的现实关系。另一类是客观赋权法, 即根据各指标间的相互关系或各项指标值的变异程度来确定权数, 避免了人为因素带来的偏差, 但却忽略了决策者的主观因素, 如主成分分析法、因子分析法等[1~3]。
必须明确一点的是, 本模型评价指标中既有注重短期利益的指标如初投资, 也有注重长期利益的指标如成本、运行费用、环保性等等, 因此可以通过调整权向量中各分量的大小来达到不同的目的, 比如注重短期效益的方案可将相关指标的权值增大, 注重长期效益的方案可将相关指标的权值增大。
1.5综合评分的确定
一个方案的综合评分的组成包括该方案在各指标上的加权评分之和。因此, 一个冷热源项目的各种方案的最后等分组成的评价结果向量为:
得到各方案的综合平均得分后, 就可以很容易地确定最优方案。
2实例计算
为了验证以上的分析, 我们以某办公楼为例[4], 计算它的空调系统运行的单位产品成本, 并对其方案进行优选。3个备选方案分别为:方案1:风冷热泵机组;方案2:直燃机组;方案3:冷水机组+燃气锅炉。以上各方案的能耗情况和投资直接列表如下, 且已知:夏季供冷室外环境平均温度35.1℃, 冬季供暖室外平均温度为-3.8℃, 制冷时冷冻水供回水温分别为7℃、12℃, 供暖时热水供回水温度分别为60℃、50℃, 电能的
单价为0.45元/ (k W·h) , 天然气的单价为1.45元/m3。
表1为各方案的投资及能耗情况, 表2为各方案单位产品成本的计算结果, 表3为各方案的原始数据。
元/GJ
将表中模糊量数据进行量化处理, 可建立评价矩阵R:
按前述方法归一化处理后的矩阵R的形式变为:
根据文献[5]的方法计算并整理得到数据, 取权向量WT={0.18, 0.24, 0.18, 0.11, 0.09, 0.09, 0.11}, 作运算:
得到优选结果为DT={0.7462, 0.1450, 0.4962}, d=max DT=0.7462, 故方案1为最优方案。在只考虑成本的比较方法中方案2成本最高, 得分最低 (见表2) , 在优化算法中方案2得分还是最低。在只考虑成本的比较方法中方案3和方案1无法比较优劣 (见表2) , 但在优化决策算法中两种方案的得分拉得比较开, 优劣一目了然, 所以, 在本方案中风冷热泵方案是最优的, 水冷机组+燃气锅炉的方案次之, 直燃机组的方案最不可取。
摘要：提出了建筑冷热源综合技术经济模型。通过一定的技术方法将各因素化为货币单位, 实现建筑冷热源综合技术经济模型的搭建, 使其利用现行的技术经济, 实现模型的优化决策。
关键词：建筑冷热源,决策模型,节能
参考文献
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浅谈空调冷热源方案选用 篇6
关键词：空调,系统性能,设备运行寿命,投资
某VIP会所建筑面积为5 160 m2,地上2层,局部3层～6层。其中1层为贵宾接待、招商中心和多功能厅以及配套的厨房和设备用房、联系南北的连廊;2层有办公室、会议室、VIP接待及餐厅;3层为总经理、董事长办公室和会议室;4层～6层主要是客房及其附属用房。夏季设计冷负荷为420 kW,冬季设计热负荷为398 kW,建筑平面冷指标为81 W/m2,建筑平面热指标为77 W/m2。
1 初投资、运行费用比较
夏季制冷期由5月15日～9月15日,按120 d计;冬季采暖期由11月15日至次年3月15日,按120 d计;采用市政热源采暖方案比较时,供暖费按当地采暖收费标准24元/m2供暖季计算,电费按当地企业用电0.73元/m2计算,每天空调运行时间按8 h工作时间计算。
方案一:变频多连机(夏季制冷)+地埋管辐射采暖(冬季采暖)。室内夏季采用卡式风机盘管制冷,冬季采用地埋管辐射采暖。
1)方案初投资:变频多连机部分投资100万元;地埋管辐射采暖部分投资35万元;总投资为135万元。
2)年运行费用:夏季制冷总输入功率:169.24 kW·h;夏季制冷费:169.24×8×120×0.73=118 603.39元;冬季采暖总输入功率:13.2 kW·h;冬季采暖费:5 160×24+13.2×8×120×0.73=123 840+9 250.56=133 090.56元。
年总运行费用:118 603.39+133 090.56=251 693.95元。
方案二:风冷模块机(夏季制冷)+市政热源(冬季采暖)。
室内采用卧式暗装风机盘管吊顶内安装制冷、采暖,市政热源通过机房内板式换热器换热至60 ℃～50 ℃空调热水。
1)方案初投资:室内部分投资45万元;主机房部分、室外主机投资55万元;总投资为100万元。
2)年运行费用:夏季制冷总输入功率:137.6+22.2=159.8 kW·h;夏季制冷费:159.8×8×120×0.73=111 987.84元;冬季采暖总输入功率:11+2.2+9=22.2 kW·h;冬季采暖费:5 160×24+22.2×8×120×0.73=123 840+15 557.76=139 397.76元。
年总运行费用:111 987.84+139 397.76=251 385.60元。
方案三:地源热泵制冷、采暖。室内采用卧式暗装风机盘管吊顶内安装制冷、采暖。
1)方案初投资:室内部分投资45万元;主机房部分、室外埋管部分投资185万元;总投资为230万元。
2)年运行费用:夏季制冷总输入功率:75.3+22.2+11=108.5 kW·h;夏季制冷费:108.5×8×120×0.73=76 036.8元;冬季采暖总输入功率:124.6+22.2+11=157.8 kW·h;冬季采暖费:157.8×8×120×0.73=110 586.24元。
年总运行费用:76 036.8+110 586.24=186 623.04元。
方案四:水源热泵制冷、采暖。
室内采用卧式暗装风机盘管吊顶内安装制冷、采暖。
1)方案初投资:室内部分投资45万元;主机房部分、室外部分投资75万元;总投资为120万元。
2)年运行费用:夏季制冷总输入功率:75.3+22.2+11=108.5 kW·h;夏季制冷费:108.5×8×120×0.73=76 036.8元;冬季采暖总输入功率:124.6+22.2+11=157.8 kW·h;冬季采暖费:157.8×8×120×0.73=110 586.24元。
年总运行费用:76 036.8+110 586.24=186 623.04元。
2 方案系统性能比较
方案一:变频多连机+地埋管辐射采暖系统。
1)地埋管采暖部分地埋管使用年限长,能保证与本楼建筑寿命50年同步;2)室内散热均匀,冬季采暖舒适度高;3)室内对吊顶内高度要求低;4)夏季制冷采用变频多连机变频技术并不是很成熟,可选择的产品不多;5)采用地埋管采暖系统对地面做法要求高,采用地毯易产生异味;6)采用地暖系统对施工工艺、装修过程要求较高,一旦破坏地埋管不易修复;7)供暖季受外界市政热源影响,如市政热源不能按时提供,需采取其他措施供暖。
方案二:风冷模块机制冷+市政热源采暖系统。
1)该方案初投资较低;2)室内风口可以与装修吊顶形式配合,比较美观;3)对吊顶内净空高度要求较高;4)供暖季受外界市政热源影响,如市政热源不能按时提供,需采取其他措施供暖。
方案三:地源热泵制冷、采暖系统。
1)运行费用低; 2)利用可再生能源,属国家提倡节能措施,对用电量需求较低,基本不受外部因素制约;3)该方案初投资高;4)对现场地质情况要求高,必要时需先钻探实验井,了解现场地质条件,施工周期长;5)室外地埋管部分对设计、施工技术要求高,如果对现场地质条件了解不清楚,设计、施工出现纰漏,可能影响制冷、采暖效果。
方案四:水源热泵制冷、采暖系统。
1)运行费用低,投资费用适中;2)利用可再生能源,属国家提倡节能措施,对用电量需求较低,基本不受外部因素制约;3)需要对施工现场水源条件了解清楚,必要时需要先钻探实验井,风险较大;4)相对地源热泵方案室外部分施工简单;5)需经当地水务局等相关部门审批,手续繁琐,并需有可靠措施保证地下水资源不受污染。
3 设备运行寿命
上述四种方案中地埋管使用寿命较长,可达到与本楼设计使用寿命同步的50年,其他设备运行寿命均在12年～18年。
4现场具备的冷热源条件
该楼位于新规划的开发区内,有集中供热的市政热力管网;经初步了解当地地址、水文资料,该地区位于贫水与富水区交界处,系第四系含水层岩性地带,地下砂岩、砾石层较厚,打井费用较高,含水层出水量不稳定,受季节性影响较大。
5结语
综合上述情况分析,考虑方案的初投资、年总运行费用、系统性能、设备运行寿命、现场具备的冷热源条件等因素,该VIP会所最终确定空调冷热源方案选用风冷模块机制冷+市政热源采暖。
参考文献
燃气冷热电联产系统节能特性研究 篇7
随着经济的快速发展,能源需求不断上升,能源供应的压力日益增大,节能越来越受到重视。冷热电联产系统,以其排放低、能量传输损耗低,能源利用率高等优点,受到广泛关注[1,2]。但是冷热电联产系统是否节能,以及节能的条件是什么,一直是争论的焦点,影响了冷热电联产技术的推广[3,4,5,6,7]。燃煤为基础的分产系统相比较,引起人们对不同能源选择方式的争论[2,3,4,5,6]。正确选择联产系统与分产系统比较的基础是分析联产系统节能的前提,否则有可能得出错误的结论。煤与天然气的能量品质不同,并且大型的、以燃气为燃料电厂的发电效率要高于目前燃煤电厂的发电效率,因此燃气联产系统与燃煤分产系统比较得出的是否节能的结论,是无法判断该节能是由采用燃气为燃料引起的,还是由系统配置引起的。本文将燃气冷热电联产系统的能量利用与燃气分产系统进行比较,从而消除了燃料上的差异。在建立冷热电联产系统节能模型的基础上,对影响冷热电联产能量利用的因素进行了分析,得到了联产系统的节能条件。
1冷热电联产系统节能模型
图1为燃气冷热电联产系统能量流程示意图。燃气Qfuel驱动原动机,对外供电w,原动机的余热排放热量为q。q与补充燃料Qa,经过余热回收装置后,提供热量为qu。qu可根据需要分成两股,Xqu进入吸收式制冷机组提供冷量Qc;(1-X)qu经换热器提供热量Qh。
冷热电联产系统的原动机发电效率为ηco.e,有:
令联产系统总效率
qu=[ηco.th(1+r)-ηco.e]Qfuel (2)
联产系统制冷量Qc和供热量Qh分别为:
Qc=[ηco.th(1+r)-ηco.e]QfuelXCOPq.c (3)
Qh=[ηco.th(1+r)-ηco.e]Qfuel(1-X) (4)
(3)式中:COPq.c为吸收式制冷机组的制冷系数。
相应的分产系统在产生同样冷量、热量和电量的状况下,所消耗的燃料Q为:
(5)式中:ηte为燃气电厂供电效率,COPe.c为电压缩式制冷机组的制冷系数,ηb为燃气锅炉的供热效率。
节能率为冷热电联产系统相对于分产系统的一次能源节约率,定义为:
由方程(1)式～(6)式可获得冷热电联产系统节能率的表达式:
FESR>0时,表示冷热电联产系统相对于分产系统节能,否则不节能。
2 联产系统能源利用分析
冷热电联产系统根据用户的能量需求有单独供电和联产供能运行方式,单独供电与常规发电机运行方式相同,联产运行方式又分为热电联产、冷电联产和冷热电联产三种方式。本文主要分析三种联产运行方式的能源利用特性及影响因素。制冷采用余热吸收式制冷,供热通过余热回收,制冷、供热部分不足由燃料补燃方式解决。与常规分产系统比较时,考虑到目前国内燃气蒸汽联合循环的发电效率,供电效率ηte=45%;燃气锅炉的供热效率ηb为85%;常规制冷系统采用电压缩式制冷机组,制冷系数COPe.c为4.5。
2.1 热电联产
冷热电联产系统在热电联产方式运行时,即在X=0的情况下,此时系统没有冷量输出,只提供电和热量。图2是在补燃率为0的条件下,热电联产系统的节能率与原动机发电效率的关系。随着原动机发电效率ηco.e的提高,联产系统节能率随之增加,并且联产系统总效率ηco.th增加时,节能率明显增大。这表明原动机效率和余热回收对热电联产系统节能率影响很大。
无补燃时,随着分产系统发电效率的提高,热电联产系统节能所需的边界发电效率(联产系统要节能的最小发电效率)也随之增加。下面以联产系统总效率ηco.th为80%进行分析,若燃气电厂供电效率ηte只有30%,原动机发电效率ηco.e仅需2.73%,联产系统就能节能;若以目前燃气电厂ηte为45%计,ηco.e为5.62%时就可以节能。而目前中小型的燃气轮机,内燃机的发电效率大部分都能达到,甚至高于这个数值。很显然,无补燃时,热电联产只要系统总效率达到一定值,总能节能。
补燃是联产系统能量调节的有效方式,但补燃对热电联产系统的节能有影响。随着补燃率的增加,热电联产系统节能所需的最小发电效率也随之提高。补燃率取0.5,联产系统总效率ηco.th为80%时,原动机发电效率ηco.e要达到8.44 %就能节能;当补燃率为1.2,ηco.e要达到12.37 %,联产系统才能节能。而以ηco.e为40%进行分析,ηco.th为80%时,补燃率r超过6.12时,联产系统较分产系统不节能。在原动机发电效率一定的情况下,加大补燃率虽然可以满足热量需求,但若超过系统节能的最大补燃率,将导致系统不节能。因此在系统设计和运行时,要确定最大补燃率,以保证联产系统节能。
2.2 冷电联产
冷热电联产系统在冷电联产方式运行时,不提供热量,只输出电和冷量。图3为无补燃时,冷电联产系统原动机发电效率与节能率的关系,其中单效吸收式制冷机组的性能系数COP为0.6,双效吸收式制冷机组的性能系数COP为1.2。随着原动机发电效率的增加,节能率是逐渐上升的,但增加的幅度逐渐减少。冷电联产系统在无补燃的条件下,系统是否节能除了与原动机发电效率有很大关系外,也与所采用的制冷方式有关。但即使在联产系统总效率较高的情况下,采用双效吸收式制冷,联产系统的节能率仍不高。
以燃气电厂的ηte为45%进行分析,无补燃时,采用双效吸收式制冷方式,冷电联产系统的原动机发电效率ηco.e至少要达到32.27%才节能;而单效吸收式制冷方式联产系统的ηco.e至少要达到39.62%才节能。目前中小型的燃气轮机或内燃机的效率普遍在20%～40%左右,要真正实现冷电联产系统的节能,对于原动机的发电效率提出了更高的要求。
当冷电联产系统有补燃需求时,随着补燃率增加,达到节能所需的边界发电效率也将增大。以采用双效吸收制冷为例,补燃率取0.5,联产系统总效率ηco.th为80%时,原动机发电效率ηco.e要达到48.41 %才能节能。如补燃率进一步增加,联产系统节能对ηco.e的要求将更高。以ηco.e为40%进行分析,补燃率r只要超过0.24,较分产系统就不节能了。因此,对于冷电联产系统来说,要实现节能,补燃率是相当有限的。这对于冷负荷较大的场合,系统设计时要考虑其他冷量供应与余热制冷相结合的方式,在确保冷量供应的同时实现节能的目的。
2.3 冷热电联产
冷热电联产系统除了以上两种运行方式外,另一种方式就是在输出电量的同时提供冷量和热量。由于这种方式在能量的分配上较前面两种复杂,分析时假定余热用于制冷的热量与供热热量之间的比值为0.4,采用双效吸收式制冷方式供冷,制冷系数COP为1.2。
图4是在无补燃时冷热电联产系统原动机发电效率与节能率的关系。联产系统的节能率随原动机发电效率的增加而增加,但节能率的增幅逐渐减少。联产系统总效率ηco.th越高,节能所需的原动机发电效率ηco.e越低。
由图5可见,无补燃时冷热电联产系统较分产系统节能的边界发电效率是随着燃气电厂的供电效率提高而提高的。燃气电厂的供电效率ηte为45%,冷热电联产系统总效率ηco.th为80%时,原动机发电效率ηco.e只要有18.61%,就可以实现节能。在ηco.th为60%时,ηco.e要达到33.1%,才能节能。可见,提高联产系统总效率ηco.th,可明显降低联产系统原动机的边界发电效率。
图6反映了补燃对冷热电联产系统节能要求的原动机边界发电效率的影响。冷热电联产系统的在补燃率增加的情况下,节能所需的边界发电效率也增加。冷热电联产系统总效率ηco.th为80%,补燃率取0.5时,原动机发电效率ηco.e至少要28.4%才能节能;当补燃率为1.2,ηco.e要达到42.24 %才能节能。如果ηco.th进一步减少,系统节能将要求ηco.e更高。可见,冷热电联产系统节能的条件比热电联产更为苛刻,补燃率对系统节能的影响较大。
图7是在补燃率为0时余热利用方式对联供系统节能率的影响。余热中用于吸收式制冷的热量越多,冷热电联产系统的节能率越低。这是因为余热吸收式制冷这种利用方式较分产电制冷所耗的一次燃料要多。图7表明如果联产系统总效率较低,用于制冷系统的余热又较大,联产系统将不节能,这在系统的设计和运行时应加以注意。
3 结 论
(1)没有补燃时,热电、冷电和冷热电联产三种能量供应方式的节能率均随着原动机发电效率的增大而增大,但增幅逐渐减少。
(2)随着补燃率的增加,热电、冷电和冷热电联产系统的节能率下降。在确保联产系统节能的前提下,热电联产允许的补燃率最大,冷热电联产次之,冷电联产最小。
(3)冷热电联产系统的节能率随着用于制冷的余热量的增大而减小。在系统设计时要注意余热量的合理分配,而对冷量需求大的场合,可考虑采用电制冷补充,从而有效调节补燃量和余热量的分配。
摘要：以冷热电联产系统的节能率为评价指标,分析了影响燃气冷热电系统在热电联产、冷电联产、冷热电联产模式运行下的能量利用的因素,指出了联产系统的节能条件,为冷热电联产系统的设计和运行提供参照。
关键词：冷热电联产系统,节能,效率,燃气
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