齊淑芳等

【摘 要】本文闡明機房空調使用場合的環(huán)境特點和影響因素，通過實驗數(shù)據(jù)和理論計算來說明機房空調的冷風比對顯熱比的影響。

【關鍵詞】機房空調 制冷量 顯冷量 冷風比 顯熱比

引言

機房空調是一種向機房提供諸如空氣循環(huán)、空氣過濾、冷卻、再熱及濕度控制的單元式空氣調節(jié)機。機房空調主要用在數(shù)控中心，而這些高精密設備使用場所又屬于高發(fā)熱場所，據(jù)統(tǒng)計這部分散熱量占機房總余熱量的70%～80%，再將圍護結構傳熱、照明、人的顯熱散等加在一起這部分顯熱負荷可高達90%以上。另外，由于機房內工作人員流動性小，人員密度小，引入外界新風量不能超過室內總風量的5%，機器設備本身只產(chǎn)熱不產(chǎn)濕，這樣，濕負荷約占總冷負荷的5%左右[1]。因此，我們需要及時地、大量地從機房中排出顯熱，要求機房空調的顯熱比能足夠高。

1 影響因素分析

顯熱比的影響因素主要包括：蒸發(fā)器的換熱面積，蒸發(fā)器合理的流路設計以及冷風比等。合理的蒸發(fā)器流路設計可避免分液不均引起的回液問題，有利于提高蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度和保證出口適當?shù)倪^熱度和空調機組的出風溫度，從而提高空調系統(tǒng)的顯熱比。增大蒸發(fā)器的換熱面積能有效改善換熱器的換熱效果，也是一種提高空調系統(tǒng)顯熱比行之有效的措施，但考慮到成本，因此沒有被空調廠家廣泛接受。另外，提高機房的送風量還能提升空調系統(tǒng)的顯熱比，因此，提高空調系統(tǒng)的送風量、降低冷風比是一種既能改善機房環(huán)境溫濕度場均勻性，又能提高系統(tǒng)顯熱比的有效措施。本文主要討論冷風比這個因素對顯熱比的影響。

第一，試驗分析。表1是對某品牌機房空調進行的變風量測試數(shù)據(jù)，圖1為測試數(shù)據(jù)中顯熱比與冷風比曲線。從測試數(shù)據(jù)和曲線都能看出，在名義工況下，同一臺機房空調顯熱比隨著冷風比的減小而增加。

第二，理論分析。假設已知進、出風狀態(tài)點的溫度、壓力參數(shù)，如表2。

根據(jù)空氣調節(jié)教材[2]-[3]中空氣狀態(tài)計算公式：

①水蒸汽的飽和壓力

②飽和水蒸汽絕對含濕量d（kg/kg）

③含濕量d1（kg/kg）

④濕空氣的比焓h1（kJ/kg）

⑤空氣密度ρ1（kg/m3）

根據(jù)上述公式①、②、③、④、⑤分別求出出風狀態(tài)點的含濕量d2、空氣比焓h2和空氣密度ρ2

⑥濕空氣的比熱Cpa

⑦單位質量空氣所攜帶顯冷量qs為

⑧單位質量空氣所攜帶的總冷量q為

⑨顯熱比ε為

⑩冷風比Ψ為機組總冷量（單位為W）與送風量（單位為m3/h）的比值，即：

上述①-⑩公式中，各代號的含義說明如下。

t1、t2_機組進、出口空氣干球溫度，℃；ts1_機組進口空氣濕球溫度，℃；_水蒸汽的飽和壓力，Pa；d_飽和水蒸汽絕對含濕量，kg/kg；d1_含濕量，kg/kg；h1_濕空氣的比焓，kJ/kg；ρ1_空氣密度，kg/m3；Cpa_濕空氣的比熱，kJ/kg·℃；qs_單位質量空氣所攜帶顯冷量，kW/kg；q_單位質量空氣所攜帶的總冷量，kW/kg；ε_顯熱比；Ψ_冷風比，W/（m3/h）。

現(xiàn)在我們按照GB/T 19413-2010標準中的名義工況來確定室內進風狀態(tài)參數(shù)，如表3。為了達到標準中顯熱比為0.87，計算最小出風干球溫度。假設出風干球溫度為最小時，出風相對濕度為100%，出風干球溫度等于出風濕球溫度。即t2=ts2

根據(jù)公式⑥求出濕空氣比熱

根據(jù)公式①、②、③、④可以得出出風焓值是一個關于干球溫度、濕球溫度和大氣壓力的函數(shù)（假設出風大氣壓力與進風壓力相同保持不變）。又因出風干濕球溫度相等，所以出風比焓可以表達為關于出風干球溫度t2的函數(shù)。

根據(jù)公式⑨，得：

使用軟件Matlab求解得出：

根據(jù)公式⑩得出：

也就是說為保證顯熱比大于等于0.87，出風干球溫度必須在12.56℃以上。當然12.56℃的狀態(tài)點是無法達到的，因為此時出風相對濕度為100%，此時最大冷風比為3.541。

現(xiàn)假設已知進出風干球溫度差值，用Matlab求解出出風狀態(tài)的濕球溫度，冷風比等相關參數(shù)。

由此可以看出，高溫差帶來的是送風溫度也隨之降低，潛熱增大，顯熱減小，機房內溫度梯度也會過大，溫度場不均勻，冷風比也隨之增大，從而對顯熱比造成影響。

結語

本文介紹關于冷風比對于顯熱比的影響。通過表1的實驗數(shù)據(jù)可知，在其他參數(shù)不變的情況下，風量增加，顯熱比同時增加，通過理論計算了得出在一定溫差下，為保證達到國標要求的顯熱比所需的最大冷風比。冷風比不僅對空調顯熱有很大的影響，在機房當機房空調送風量較小時（冷風比過大）機房內的溫度梯度會過大，溫度分布非常不均勻。特別是機房內遠離機房空調端的設備，會超過機房允許的溫度，嚴重影響機房設備的正常運行。在實際設計過程中可以通過提高風量來提高顯熱比，當然考慮到噪音和風機轉數(shù)等的影響，風量不能一直提高到無限大，因此在滿足噪聲等因素的情況下，通過提高風量來提高顯熱比是合理的。

參考文獻

[1]王恕清.《機房專用恒溫恒濕空調機組的相關熱點問題》.暖通空調，2008.

[2]王士杰.《采用ASHRAE 推薦公式的濕空氣熱力學性質的計算程序》.制冷技術，1997，5.（2）：20222.

[3]薛殿華.《空氣調節(jié)》.清華大學出版社，1991.