數(shù)據(jù)機(jī)房余熱回收的相關(guān)研究

孫永霞 劉琴

中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司

本項(xiàng)目分兩期建設(shè)，1 期由2 棟建筑組成，一棟為2 萬m2左右的數(shù)據(jù)機(jī)房，另一棟為11 萬m2左右的辦公樓，地上12 層，地下2 層，總建筑高度為61 m。2 棟建筑的樓間距約20 m。

1 雙熱源串聯(lián)連接方式介紹

本項(xiàng)目數(shù)據(jù)機(jī)房屬于 B 級電子信息機(jī)房，在首層設(shè)置制冷機(jī)房。制冷機(jī)房全年需提供16℃/21℃的冷水，冬季冷卻水作為辦公樓水源熱泵機(jī)組的熱源使用，冷卻水供回水溫度為14℃/19℃。

前期經(jīng)與建設(shè)方溝通，辦公樓的建設(shè)周期及正式投入使用時間較數(shù)據(jù)機(jī)房提早1 年，多次專家論證后，為保證辦公樓的前期正常使用，辦公樓冬季采用燃?xì)獬袎簾崴仩t和水源熱泵機(jī)組串聯(lián)連接的雙熱源形式。具體連接方式如圖1。

圖1 雙熱源串聯(lián)連接示意圖

2 有關(guān)源側(cè)最低溫度和負(fù)荷側(cè)優(yōu)化溫度的確定

2.1 源側(cè)最低溫度的確定

根據(jù)文獻(xiàn)[1]，用于冷卻水的蒸發(fā)器，被冷卻液體的溫度降（t1-t2）可取5～8℃，蒸發(fā)溫度t0比被冷卻液體的出口溫度t2低2～3℃。經(jīng)與某設(shè)備廠家驗(yàn)證，水源熱泵的源側(cè)最低供水溫度為9℃，回水溫度為4℃。

2.2 負(fù)荷側(cè)優(yōu)化溫度的確定

對辦公樓標(biāo)準(zhǔn)層的各功能房間進(jìn)行詳細(xì)的空調(diào)冷熱負(fù)荷計(jì)算，具體房間布局如圖2 所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層的房間布局圖

針對各房間的冷熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，對比各房間冬季空調(diào)熱負(fù)荷與夏季空調(diào)冷負(fù)荷的比值，具體分布如圖3。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)層各房間熱負(fù)荷與冷負(fù)荷比值分布表

從辦公樓標(biāo)準(zhǔn)層各功能房間的熱冷負(fù)荷對比結(jié)果來看，冬季空調(diào)熱負(fù)荷與夏季空調(diào)冷負(fù)荷的比值分布在0.5～0.8 的區(qū)間內(nèi)。

風(fēng)機(jī)盤管的夏季供冷能力和冬季供熱能力，按照傳熱學(xué)的原理，采用的是對流換熱為主的方式。通常風(fēng)水側(cè)采用逆流熱交換，對流熱交換的溫度圖[2]具體如圖4。

圖4 對流換熱溫度圖

式中：Δtm— 對數(shù)平均溫差，℃；Δt'—高溫流體進(jìn)口溫度與低溫流體出口溫度之差，℃；Δt''—高溫流體出口溫度與低溫流體進(jìn)口溫度之差，℃。

對于兩管制風(fēng)機(jī)盤管，每個功能房間的室內(nèi)末端設(shè)備選型按照夏季冷負(fù)荷設(shè)計(jì)，冬季熱負(fù)荷進(jìn)行校核的原則。夏季冷凍水供回水溫度為7℃/12℃，冬季熱水的供回水溫度分別取45℃/40℃和40℃/35℃，根據(jù)某設(shè)備廠家提供的風(fēng)盤冷熱盤管參數(shù)，不同型號風(fēng)盤的制熱量與制冷量比值結(jié)果如圖5。

圖5 不同型號風(fēng)盤制熱量與制冷量比值

從結(jié)果來看，供回水溫度為45℃/40℃時的盤管供熱能力與夏季盤管供冷能力大概比值在1.05～1.10。供回水溫度為40℃/35℃時的盤管供熱能力與夏季盤管供冷能力大概比值在0.80～0.85。結(jié)合前面各功能房間冬季熱負(fù)荷與夏季冷負(fù)荷比值，最終負(fù)荷側(cè)相對優(yōu)化的取值溫度為45℃/40℃。

3 不同運(yùn)行方式管網(wǎng)阻力損失的研究

雙熱源串聯(lián)連接方式共有三種運(yùn)行模式，分別是水源熱泵機(jī)組獨(dú)立運(yùn)行。熱水鍋爐獨(dú)立運(yùn)行和水源熱泵機(jī)組與熱水鍋爐聯(lián)合運(yùn)行。針對三種運(yùn)行模式，末端水路的供回水溫差有5℃和15℃兩種。針對兩種溫差，分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)層水平支路管網(wǎng)水力計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果如表1。

表1 管網(wǎng)阻力匯總表

4 具體運(yùn)行控制策略

綜合以上分析結(jié)果，制定雙熱源機(jī)組的運(yùn)行策略。具體運(yùn)行策略如圖6。本運(yùn)行策略中設(shè)定的負(fù)荷側(cè)回水溫度為40℃為極端工況的溫度，在供暖初期和末期，需結(jié)合室內(nèi)外溫度對這部分?jǐn)?shù)值進(jìn)行調(diào)整。

圖6 雙熱源機(jī)組的運(yùn)行控制策略

5 小結(jié)

在項(xiàng)目的后續(xù)階段，需關(guān)注幾點(diǎn)內(nèi)容：首先為保證雙熱源串聯(lián)連接的正常使用，設(shè)備招標(biāo)時需選購低阻力板換，板換的二次側(cè)阻力需滿足≤3 mH2O。其次在項(xiàng)目運(yùn)維階段，需結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際使用情況實(shí)時調(diào)整和修改運(yùn)行策略，以便在保證數(shù)據(jù)機(jī)房和業(yè)務(wù)辦公樓都滿足正常使用的情況下，盡最大限度地回收數(shù)據(jù)機(jī)房的余熱。