中心温度（精选四篇）
中心温度 篇1
大跨度空间结构具有结构跨度大, 净空高的优势, 在许多重大实际工程中已经得到广泛的运用;由于承受的荷载复杂且不规律, 对屋盖及构件的要求较严格。大跨度空间结构建筑为了保持钢骨艺术效果, 往往会直接暴露于室外或者部分暴露, 且一般不用保温隔热材料;在我国大部分地区属于温带大陆性气候, 季节气温变化大, 其温度场受到太阳辐射、夜间降温、季节性气温变化、寒流、风、雨、雪等多种外界因素的影响, 冬季时钢结构构件的温度与室外气温基本相同, 夏季时, 在强阳光的照射下, 构件温度显著提高, 冬夏两季年温差悬殊大, 长期经受温度变化引起的应力作用, 容易使结构的各类杆件发生变形, 甚至出现严重的破坏[1]。由此可见, 温度的变化特别是年温差的影响相当显著, 也较为明显。因此, 在实际工程中必须采用合理的措施以消除或减少温度应力对结构的影响[1][2]。本文在温度场研究的基础上, 对福州海峡国际会展中心管桁架温度应力进行计算分析, 以期为管桁架结构设计方法提供依据。
1 大跨空间结构温度应力的分析方法
年温差引起的直接效应表现为构件长度的变化。由于长期的太阳辐射, 构件变形具有很强的方向性, 可以产生长度伸长, 弯曲变形以及截面不均匀变形等三种效应[1][3]。当温度变形受到约束时, 将形成显著的温度应力效应。主桁架的温度分布情况如图1所示。
1.1 杆件的轴向变形
当构件的轴向变形受到约束时, 温度变化引起的轴向应力与轴力如式 (1) 、 (2) 所示[1][4]
undefined (1)
undefined (2)
式中, E, A分别为钢材的弹性模量和面积;α为钢材的线膨胀系数, α=12×10-6;undefined为构件各表面的平均温度变化, 对于图1所示的桁架上弦杆。undefined。
从式 (2) 中可以看出, 加大构件的截面面积反而会使温度变化引起的内力进一步加大。
1.2 杆件的弯曲变形
构件在迎光面与背光面之间温差将引起构件的纵向弯曲应力, 假定顶面的温度变化为t1, 底面的温度变化为t2, 温度沿截面高度呈线性变化, 当构件在节点处的转动变形受到约束时, 上下表面的温差引起的固端弯矩可按式 (3) 确定:
undefined (3)
式中, I, h分别为杆件的截面惯性矩与截面高度;△t为构件上, 下表面的温差, △t=t1-t2。
当主桁架的上弦杆截面保持不变时, 节点左右两端的固端弯矩相互抵消, 纵向弯矩M只引起上弦杆各个节间内的应力变化, 在腹杆中不产生弯矩。上弦杆上, 下表面温差引起的温度应力由式 (4) 确定
undefined (4)
从上式可以看出, 当上, 下表面温差为30℃时, 纵向弯矩引起的最大应力可达37MPa。当主桁架在相邻节间上弦杆的截面特性发生变化时, 应采用弯矩分配法计算上下表面温差造成的节点不平衡弯矩。
1.3 杆件的面外变形
构件在迎光面与背光面的温度梯度也将引起横截面各表面不均匀伸长, 形成面外弯曲效应[1][5]。构件之间温差引起横向弯曲应力, 假定顶面的温度变化为t1, 底面的温度变化为t2, 温度沿截面高度呈线性变化。由于构件上, 下表面温差引起构件横向截面的转角θ和相应的弯矩M。如式 (5) , (6) 所示
undefined (5)
M=2ibθ (6)
式中, ih为构件垂直方向壁板的线刚度;ib为构件水平方向壁板的线刚度;△为温度变化引起构件上表面的伸长量, △=α·△t·b/2。
当b=h时, undefined, 横向弯矩引起的弯曲应力σv可由式 (7) 计算:
undefined (7)
其中, t为构件的厚度;l为构件长度。
由以上理论分析可知:对于圆环截面构件, 温度变化平均值引起的轴向应力最大, 上、下表面温度差引起的轴向弯曲应力次之, 而上、下表面温度差引起的横向弯曲应力最小。因此, 对会展中心进行温度应力分析时, 主要观察构件的轴向应力的变化情况。
2 计算模型和温度边界条件
2.1 计算模型
福州海峡国际会展中心建于福建省福州市, 该国际会展中心属于大跨空间结构, 包括1号和2号会展中心和会议中心。展览部分呈椭圆形, 长468m, 宽约130m左右;会议部分也呈椭圆形, 长约200m左右。展览部分采用主次钢管桁架结构, 桁架管管相贯焊接, 主桁架间距12米, 次桁架间距18米, 主桁架截面为三角形, 次桁架截面为梯形。主次桁架高度相同, 轴线高度为4.5～5.5米, 弦杆为圆钢管, 尺寸为400×10～16mm, 腹杆亦采用圆钢管, 为203×5、245×10、273×10不等。钢结构屋盖连成一体, 与混凝土主体结构采用固定铰接, 总建筑面积36万平米。因为钢结构万向球形铰接支座承载力可大可小, 大可大到几千吨, 小可小到几十吨, 即可承受轴力又可以很好的转动, 于是福州海峡国际会展中心根据温度、风荷载、地震等作用下的变形协调问题, 采用了该种支座。
由于大型有限元软件ABAQUS可以很容易地为复杂问题建立模型, 且具备十分丰富的单元库, 可以模拟任意几何形状, 其丰富的材料模型库可以模拟大多数典型工程材料的性能, 包括钢材、钢筋混凝土、复合材料、金属、橡胶以及地质材料等。文中采用ABAQUS对福州海峡国际会展中心进行温度应力分析[1][6][1][7]。建成后的ABAQUS会展中心模型的三维视图如图2所示, 侧视图如图3所示。
管桁架的温度应力是指管桁架在均匀的温度场变化时, 由温差引起杆件内力的变化。温度场变化范围是指施工安装完毕时的气温与当地常年最高气温和最低气温之差。在温度变化时, 管桁架中的各杆件产生变形, 杆件变形受到支座和支承结构的约束, 因此杆件产生内力。管桁架的温度应力还受到各部分杆件相互制约的影响, 但是这种影响很小, 在一般近似计算中可以忽略不计。福州海峡国际会展中心基于ABAQUS软件平台进行温度应力分析, 主要采用ABAQUS/Standard模块进行顺序耦合热应力分析, 根据福州气象资料, 得到已知的温度场来求解国际会展中心的应力应变场。
2.2 温度边界条件和计算工况
温度影响一般包括两部分:年温差影响与局部温差影响, 而局部温差影响又可以细分为日照温差, 骤然降温温差等。对于工程计算而言, 通常所考虑的温度是均匀温度, 只考虑年温差的影响。年温差的取值根据福州当地的气候条件, 具体的要求所确定。福州地区的气候的类型属亚热带季风气候型, 冬季温和干燥夏季高温多雨, 具体的气象资料如下表1所示。
考虑到福州地区的温度变化情况, 分析会展中心在温度作用下的不利响应, ABAQUS的计算工况考虑了以下三种荷载组合方式:
(1) 工况1:重力荷载
(2) 工况2:重力荷载+升温20°C
(3) 工况3:重力荷载+降温20°C
3 计算结果及分析
3.1 温度应力对支撑钢屋盖的混凝土柱的影响
在计算温度应力时, 为了将下部混凝土结构对于上部钢屋盖结构的影响考虑在内, 建立了包括混凝土结构的整体模型。另外, 由于结构的对称性, 所以只取一半结构的5根柱进行典型分析, 单元选取如表2所示。
从表2中温度变化对混凝土柱压应力的影响来看, 混凝土柱构件的压应力都因为温度条件的改变而改变了, 且几乎所有杆件应力都随着温度的增加或减小而相应的增加或减小。从应力分析的结果还可以看出, 随着结构升温20°C, 杆件应力增大约21%。但从应力变化的绝对值来看, 应力变化不是很多, 最多增长了2.2MPa。
图4～6为会展中心在3个工况下混凝土柱的压应力图。
3.2 温度应力对管桁架的影响
从表3中温度变化对管桁架应力的影响来看, 所有杆件应力都因为温度条件的改变而改变了。从应力分析的结果还可以看出, 随着结构温差变化20°C, 除了对个别构件的应力影响在21%, 一般影响大约在10%左右。而且从表3中可以看出, 温差的变化对腹杆应力的影响较小。从应力变化的绝对值来看, 应力变化不是很多, 最多增长了14.1MPa。
单位:MPa
图7～9为会展中心在3个工况下管桁架的应力图。
3.3 温度应力作用下的结构变形特点
图10～12为会展中心在3个工况下结构的位移图。由图中可知, 会展中心在温差20°C作用下, 温度应力对结构的变形影响较小, 大约在4%左右。
4 结论
温度变化在大跨度结构中引起的内力和变形对结构安全有很大影响, 年温差引起结构温度升降的计算方法在相关的结构设计规范中没有明确规定, 可以参考的经验很少。本文结合了福州海峡国际会展中心大跨度结构设计, 对年温差引起结构温度升高的影响因素, 桁架的温度效应进行了较为全面地分析。本文对温度场计算参数及影响因素进行了探讨, 采用ABAQUS有限元法计算构件在年温差下各类构件的内力影响。
通过以上分析, 得到如下结论:会展中心在温差20°C作用下, 支撑钢屋盖的混凝土柱所受压应力与重力工况下的混凝土柱所受压应力相比, 提高了约21%;会展中心在温差20°C作用下, 温度应力除了对个别构件的应力影响在21%, 一般影响大约在10%左右。而且以上分析结果中可以看出, 温差的变化对腹杆应力的影响较小。从应力变化的绝对值来看, 应力变化不是很多, 最多增长了14.1MPa;会展中心在温差20°C作用下, 温度应力对结构的变形影响较小, 大约在4%左右。
摘要：为了分析温度变化对大型空间结构的影响, 根据实测的福州气象资料, 采用有限元分析软件ABAQUS分别计算了福州海峡国际会展中心在夏季、冬季温度作用下支撑钢屋盖的混凝土柱、管桁架的不利响应, 以及钢屋盖整体变形响应。计算结果表明, 会展中心在温差20℃作用下, 支撑钢屋盖的混凝土柱所受压应力与重力工况下的混凝土柱所受压应力相比, 提高了约21%;温度应力除了对个别构件的应力影响较大, 一般影响大约在10%左右;温度应力对结构的变形影响较小, 大约在4%左右。本文的分析结果对大跨空间结构的温度应力分析提供了有益的借鉴。
关键词：温度应力,大型空间结构,管桁架,钢屋盖
参考文献
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中心温度 篇2
关键词：数据中心,露点蒸发冷却,温度分布,CFD
根据能源研究所的统计, 至2014-03, 全国大约1/3的省市投资约2 700亿元来规划建设数据中心。随着电子计算机科学技术的发展和高密度散热通信机房的建设, 电子计算机房空调系统及设备的设计与开发已成为暖通设计工作者所考虑的问题。
1 露点间接蒸发冷却空调系统
选取的机房采用露点间接蒸发冷却空调系统。露点式间接蒸发冷却机组放置于室外, 仅向机房内通入机组制得的一次空气。这样就避免了精密空调放于室内漏水的风险, 安全、可靠。机房内为架空地板, 一次空气送入机房架空地板内, 送风通过地板上的穿孔进入面对面布置的机柜内部。而机柜又有一定的通孔率, 将两排机柜面对面布置于有地板穿孔的通道, 送风被吸入机柜中。而热空气将被排出到没有地板穿孔的热通道中, 再由天花板顶上的风机将热空气排出。机柜以面对面、背对背的形式布置, 形成冷、热通道相间隔的状态, 可减少局部热点的形成, 并且为防止机房内部分送风不经过机柜内部而直接通过排风口排出或因混风问题而降低出风温度, 所以将冷通道用绝热或传热系数较小的材料封闭, 做到冷热通道隔离, 从而达到服务器内部冷却的效果, 减少能源消耗。
2 数据中心气流组织模拟分析
该数据中心尺寸为x=6.9 m (长) , y=12.4 m (宽) , z=3.5 m (高) 。将开孔率为25%的送风地砖简化为尺寸是0.36 m×0.36 m的送风口, 布置在冷通道内;回风口尺寸0.7 m×0.7 m, 设在热通道内;数据中心服务器机柜的简化模型每排有7个, 共4排 (高热流密度热源) , 每排尺寸4.9 m×1 m×0.3 m。
为了使实际问题可以用数值方法模拟, 并且保证模拟的可靠性和可行性, 需对以上物理模型进行简化:①机房内服务器机架等设备的使用根据具体要求, 有不同的使用情况, 但变动不大, 按机架热流密度不发生变化考虑。②机房内部有各种发热量少且不集中的设备, 仅在较有限的时间段内使用, 不将其作为热源处理。③架空地板内走线复杂, 各个数据中心各不相同, 在此空间内的送风气流情况不作考虑。④机房窗墙面积比较小, 将窗户作为墙壁处理, 均视为绝热。⑤机房管理人员数量很少, 维护时间固定, 其散热与灯光一起相对于服务器的散热可忽略。⑥送风通过穿孔地板送入室内, 由于地板送风口形状只在出风口处对气流组织形式有一定影响, 可以将穿孔地板送风面积换算成矩形送风口。⑦由于机柜是紧挨着布置的, 在建立模型时, 在横向上可以将同一排的7个机柜看作一个整体, 而服务器本身又有一定的穿孔率。模拟时, 可以将机柜上的服务器看作是书放在书架上, 上下每排之间气流可以通过服务器之间的空隙穿过。
3 数值模拟过程
3.1 网格的划分
模拟使用的Fluent软件是在各种工程上又很广泛应用的CFD软件, 它可以对流动的物理问题的具体特点, 选取SIMPLER的算法。采用Gambit软件建立几何模型进行网格划分, 网格划分数目为286万个。网格划分尺寸为0.1 m。
3.2 模拟计算结果分析
在Fluent中对该模型进行计算。迭代计算进行到700步左右之后各项残差基本满足收敛条件。送风温度较一般舒适性空调送风温度高, 防止结露;送风速度为5.0 m/s, 以保证送风量要求。
由于送风速度较高, 气流很可能流经服务器表面而直接从机房上部排风口排出, 起不到对发热面的冷却作用。因此, 在冷通道上部及前后, 都加了传热系数很小的挡风板, 形成封闭的冷通道。
为了便于机房内部温度分布比较, 选取截面Z=-0.25 m、Z=-0.75 m、Z=-1.25 m (此3处截面为散热壁面表面) 处作为分析面, 分析室内服务器散热面的温度场分布状况。
从温度分布可以看出, 服务器表面温度未超过50℃, 达到稳态时, 没有出现局部高温, 说明冷通道封闭下送上回形式, 能够迅速带走散热面散发的热量, 除热效果良好, 因此散热面的温度升高较低。在截面Z=-0.25 m、Z=-0.75 m的温度分布上, 冷通道侧的温度相对于热通道侧的低, 而截面Z=-1.25 m的温度分布上, 冷通道侧的温度相对于热通道侧的高, 是因为越靠近送风口处, 送风速度越大, 发热壁面在冷通道内与冷风来不及进行充分的热交换, 散热效果不如上层好。总的来说, 露点间接蒸发冷却对数据中心具有显著的冷却效果, 同时该冷却方式也具有更深的研究价值和发展前景。
4 结论
分析数据中心气流组织的特点和合理的气流组织, 并由所选用的数据中心对象的实际情况选用地板送风上部回风的气流组织形式, 机柜以面对面、背对背的形式布置, 形成冷、热通道相间隔的状态, 对其边界条件、初始条件进行简化, 建立了数据中心物理及数学模型, 用Fluent模拟软件对温度场进行了模拟, 得出了温度场分布, 为房间内空调的安装和选型提供理论基础。
参考文献
[1]王福军.计算流体动力学分析[M].北京:清华大学出版社, 2011.
[2]钟志鲲.通信机房的气流组织[J].邮电设计技术, 2012 (9) .
中心温度 篇3
1 经典模型羽流中心线轴向温升理论
1.1 McCaffrey模型
McCaffrey模型给出了羽流中心线轴向温升的计算方法,如式(1)、式(2)所示。
undefined (1)
Tz=ΔT+T0 (2)
式中:Tz为高度Z处羽流中心线轴向温度,K;ΔT为羽流中心线轴向温升,K;T0为环境温度,K;g为重力加速度,一般取为9.8 m/s2;Q为火源功率,kW;z为高度,m;k、η为无量纲参数,取值如表1所示。
1.2 Zukoski模型
Zukoski模型给出的羽流中心线轴向温升计算方法,如式(3)、式(4)所示。
undefined (3)
Tz=ΔT+T0 (4)
式中:ρ0为环境空气密度,kg/m3;cp为空气的定压比热,kJ/(kg·K)。
1.3 Heskestad模型
Heskestad模型给出的羽流中心线轴向温升计算方法,如式(5)、式(6)所示。
undefined (5)
Tz=ΔT+T0 (6)
式中:Qc为火源热释放速率的对流部分,kW,一般取Qc=0.7Q。
2 高大空间羽流中心线轴向温升试验
试验在江苏省徐州市黄山工业园一大型厂房内进行。厂房为单层钢结构,东西向长60.00 m,南北向宽30.00 m,高为9.2 m,建筑面积1 800.00 m2。厂房内部室温为284 K。厂房平面图、立面图如图1、图2所示。
2.1 试验设计
图3为羽流中心线温升火灾试验装置示意图,主要由K型热电偶、CELTRON STCS型拉压双向称重传感器、Agilent34970A数据采集器等构成。试验采用柴油作为火源进行两组不同火源功率的火灾实验。第一组试验火源为5个内置5 kg柴油的油盆,第二组试验火源为8个内置5 kg柴油的油盆。将油盆置于做过防火处理的木板上,按图3所示连接称重传感器及数据采集系统。油盆上方4.5～7.5 m处每隔0.5 m设置一个K型热电偶,试验仪器和人员记录试验数据。
2.2 试验结果
2.2.1 火源功率
试验中用CELTRON STCS型拉压双向称重传感器记录油盆的质量损失速率,试验数据如图4所示。
通过图4可以看出,当柴油稳定燃烧后,质量损失速率为某一恒定值;随着试验的进行,柴油逐渐耗尽,质量损失速率逐渐降低,最后趋近于零。
理论研究表明,火源的热释放速率决定羽流中心线的温度变化,如式(1)～式(6)所示。试验中火源的热释放速率Q可以通过公式(7)计算。
Q=βmΔHc (7)
式中:β为燃烧效率因子,试验测得柴油的燃烧效率因子为93.9%;m为可燃物的质量损失速率,kg/s;ΔHc为可燃物的热值,柴油的热值为42 600 kJ/kg。
试验一稳定燃烧阶段质量损失速率为0.016 kg/s,稳定燃烧阶段,火源的热释放速率Q1如式(8)所示。
Q1=0.016×42 600×93.9%=640 kW (8)
试验二稳定燃烧阶段质量损失速率为0.027 kg/s,稳定燃烧阶段,火源的热释放速率Q2如式(9)所示。
Q2=0.027×42 600×93.9%=1 080 kW (9)
2.2.2 羽流中心线轴向温升
为了研究方便,选取200～800 s时稳定燃烧阶段羽流中心线轴向温升为研究对象。Agilent34970A数据采集器记录火源上方各热电偶温度变化。200～800 s试验一和试验二火源上方各热电偶温度,如图5、图6所示。
3 试验数据与理论计算结果分析
试验中热电偶记录的温度为羽流中心线轴向温度,热电偶记录的温度最大值取为该测点处羽流中心线的最高温度。利用羽流轴向温升理论比较试验所测最高温度与理论估算最高温度的差异。采用经典模型羽流中心线轴向温升理论,理论计算仓库火灾火源上方4.5～7.5 m处羽流中心线轴向温度。根据上述分析及试验测试数据可知,试验一火源功率Q1为640 kW,试验二火源功率Q2为1 080 kW。环境空气密度ρ0为1.2 kg/m3,空气的定压比热容cp为1.02 kJ/(kg·K);环境温度T0为284 K。利用经典模型羽流中心线轴向温升理论及式(1)～式(6),计算试验一与试验二火源上方羽流中心线处轴向温升,继而计算得到火源上方4.5～7.5 m处羽流中心线轴向温度。将理论计算温度与试验热电偶测得温度相对比,如图7、图8所示。
由图可以看出:三种经典羽流模型中心线轴向温升理论计算结果与试验数据基本吻合,随着z/Q2/5增大,理论计算结果与试验数据越来越接近。McCaffrery模型计算得到的羽流中心线轴向温度比试验数据普遍偏大。Heskestad模型计算得到的羽流中心线轴向温度比试验数据偏高,但理论计算结果与试验数据能够保持在一个较合理的范围,理论计算结果与试验数据的最大相对误差仅为4.9%。试验一中Zukoshi模型计算得到的羽流中心线轴向温度与试验数据吻合度很高,各测点Zukoshi模型理论温度与试验数据的最大相对误差仅为1.9%。试验二中Heskestad模型以及Zukoshi模型计算得到的理论温度与试验数据吻合度均很高,两种模型的最大相对误差仅为4.1%。
4 结 论
(1)对于高大空间500～1 000kW的小功率油池火灾,McCaffrey模型、Zukoski模型以及Heskestad模型预测的羽流中心线轴向温度与真实火场温度基本相吻合。McCaffrey模型预测的羽流中心线轴向温度最大,Heskestad模型次之,Zukoski模型预测温度最低。
(2)对于高大空间500～1 000kW的小功率油池火灾,McCaffrery羽流模型预测得的羽流中心线轴向温度较真实火场温度偏大,不宜用于较精确的高大空间的小功率油池火灾火场温度预测。
(3)对于高大空间500～1 000kW的小功率油池火灾,Heskestad模型能够很好地预测羽流中心线轴向温度,且计算得到的羽流中心线轴向温度偏于保守。因此,Heskestad羽流模型较适合于高大空间的小功率油池火灾火场温度的精确预测和工程防火应用。
(4)对于高大空间500～1 000kW的小功率油池火灾,Zukoshi模型能够精确地预测羽流中心线轴向温度,但当火源功率较大时,Zukoshi模型预测结果可能较真实火场温度偏小。
参考文献
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中心温度 篇4
1 数据中心温度分层型水蓄冷系统特性
1.1 数据中心温度分层型水蓄冷系统的特点
在突发的市政供电故障情况下, 应急供冷系统时能克服流量和流速剧增引发的水锤;在大流量情况下, 能有效抑制冷冻水的冷热混合;易维护且使用寿命长;处于不间断的备灾状态, 罐内的温度常年处于4-18℃且水质要求高于常规水系统空调。
1.2 温度分层型水蓄冷设备组成
数据中心容灾应急冷却系统主要由水蓄冷设备、控制系统、管路系统。而水蓄冷设备也主要有三大组成部分:1、布水器, 是核心部件, 其性能好坏直接影响蓄冷系统FOM值 (冷量释放系数) ;2、保温系统, 作为蓄冷系统热交换的隔绝措施, 降低了冷冻水冷量损失确保设计工况下不结露;3、水罐本体, 作为蓄冷介质容器, 其自身寿命周期决定了整个系统的使用年限。
2 数据中心温度分层型水蓄冷系统材质选用分析
2.1 布水器常用材质合理选用
2.1.1 布水器的形式和材质种类
根据其形式可分为两种: (1) 线型布水器:环形, 八角形, H形, 水平连续条缝形等[2]; (2) 面布水器:圆盘型, 均流板型等。
常见的材质主要有钢材和塑料两种。
2.1.2 材质性能特性
(1) 不锈钢。作为常用的钢材之一, 其适用温度为-196~800℃, 正常支吊状态下不变形, 使用年限可达70-100年, 并能承受2.0MPa水压试验压力, 采用无损检测验收以及焊接工艺修补维护。
(2) 热浸锌钢材。作为另外一种常用的钢材, 其适用温度为-29~425℃;正常支吊状态下不变形, 使用年限可达重工业区13年, 郊外104年, 城市30年;并能承受2.0MPa水压试验压力, 采用无损检测验收以及焊接工艺修补维护。
(3) PVC塑料材质。长期使用不宜>55℃, 正常支吊状态下容易变形, 使用年限最长可达25~30年, 承受1.0Mpa水压试验压力, 无法无损检测, 只能全部拆除检验。
2.1.3 布水器材质选用分析
(1) 维护周期的因素
数据中心空调系统使用年限是10-15年, 在这期间需水蓄冷系统24小时不间断运行, 也就决定了布水器至少要保证10-15年免维护周期, 期间内除了保证在日常使用以及在应急释冷时大流量状态下正常工作外, 还需确保系统FOM值满足设计指标。故布水器不能出现老化、形变及失去抗水锤冲击的能力, 而防范这些问题的核心在于布水器的材质性能。
在布水器10-15年的运行环境中, 塑料管老化问题突出。温度、化学物质、机械因素、时间都会引起老化, 老化的塑料在水锤作用下易发生炸裂, 降低了使用寿命。不锈钢在常用管材中耐腐蚀性能、抗变形性能、使用寿命等方面均为最佳。根据欧美实践经验, 不锈钢水管在氧含量、温度、PH和硬度的水中均有很好的耐蚀性, 可保证10-15年免维护周期。由此可见, 不锈钢在免维护周期方面是布水器材质的最佳选择。
(2) 耐腐蚀性的因素
考虑到国内大型数据中心多落户于燃煤量大的北方地区, 开式蓄冷罐的冷冻水和大气接触, 使得原本对布水器材质不会有腐蚀作用的水体显弱酸性, 从而引起普通碳钢材料锈蚀严重, 影响其使用年限。采用耐腐蚀性能好的材料能够有效缓解由于地区气候及环境因素带来的影响。针对上述对比分析, 不锈钢和PVC材质优于热镀锌材质。
(3) 其它因素
吊架材料材质以及线性膨胀系数, 蓄冷介质温度的变化频率, 维护可操作性及成本, 场地的振动性等都会对材料的选用产生影响。
2.2 保温系统选材
保温系统由保温材料、支撑、保温外饰面等组成, 其核心是材料的保温性能和强度。蓄冷罐常用的保温材料有:无机保温材料和有机保温材料, 蓄冷罐不同位置材料选用和材料性能参数如下表:
保温系统中其它材料的选择均以保温性能和经济性为出发点, 支撑大多采用防腐木, 外饰板通常选用彩钢板, 针对美观性要求高的情况采用铝塑板或铝单板。
2.3 蓄冷罐本体选材
在数据中心容灾应急水蓄冷系统宜采用碳钢蓄冷罐。不锈钢材质具有防腐方面的优势, 但其昂贵造价带来的低性价比使其难以在工程中广泛使用。
数据中心水蓄冷罐通常采用聚脲和环氧树脂作为碳钢罐体内防腐材料, 罐壁和罐顶板的外侧防腐材料通常采用红丹底漆或聚酯底漆。为了增强保温在碳钢蓄冷罐的粘结性, 外侧防腐可不刷防腐面漆。
3 结语
数据中心温度分层型容灾应急水蓄冷设备的材质是数据中心可靠性和有效性的重要保障, 合理的材质选择能有效的提高蓄冷设备性能和使用年限、优化工程造价。本文对其材质选择进行了初步探讨, 有待在今后的工作中进一步研究深化。
参考文献
[1]冯立京.蓄冷技术在数据中心空调系统中的应用探讨[J].制冷空调与电力机械.