摘要
随着经济的蓬勃发展，我国对电力的需求也在不断增长，其中随着“互联网+”行业和大数据产业的蓬勃发展，数据中心机房的建设也在规模和数量上不断提速，其电力分配压力和冷却系统所带来的运行成本上升也日益引起学者的关注。蓄冷技术通过利用夜间电网的低价电存储冷量，并在日间承担空调系统的热负荷，能有效实现电负荷的削峰填谷及转移空调系统的用电负荷。电网阶段性供电不足的压力将得到缓解，同时对数据中心而言也能进一步降低系统的日常运行成本，具有良好的经济效益。因此，本文开展了基于微通道平板热管的三段式水蓄冷单元的实验研究，研究主要内容有： 首先，针对现有的热管式蓄冷装置存在的问题进行优化设计，阐述了基于微通道平板热管的三段式水蓄冷单元的装置和系统工作原理，介绍了蓄冷装置的选材、制冷剂选择、装置设计及加工过程、实验平台搭建过程、实验工况的设计以及最终实验测试方案的确定。 其次，对基于微通道平板热管的三段式水蓄冷系统实验平台进行蓄冷和释冷实验测试，通过控制工作流体种类、工作流体充液率、载冷剂入口温度及载冷剂流量四个实验变量，计算分析蓄冷量、蓄冷效率、蓄冷能量密度等相关性能指标，探究其对蓄冷性能的影响。通过控制载冷剂流量，计算分析冷量释放系数等相关性能指标，探究其对释冷性能的影响。实验测试结果表明，蓄冷系统最佳的蓄冷工况为，工作流体为丙酮，充液率为20%，载冷剂入口温度为2℃，载冷剂流量为600L/h。其系统蓄冷量为3.048MJ，蓄冷效率为69.73%，蓄冷能量密度为40.43J·K-1·kg-2。最佳的释冷工况为，在其他实验条件相同下，载冷剂流量为600L/h，其冷量释放系数为77.64%。 选取上海、广州两地的某数据中心项目设备的实际运行参数，对比蓄冷系统与常规系统的运行数据，通过分析分时电价政策、系统初投资费用、投资回收期、节能减排效益对蓄冷系统的经济和环境效益进行评估。结果表明，系统静态差额投资回收期分别为3.42年和3.45年，均小于5年，具有良好的经济效益；节能减排总效益分别为1753.05元和4554.03元，节能减排效益明显。
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