基于相變蓄冷的風(fēng)冷模塊化數(shù)據(jù)中心應(yīng)急供冷單元實(shí)驗(yàn)研究及性能分析

黃 彬 鄭子鏖 陸高鋒 鄭春元 李 斌 翟曉強(qiáng)

（1 上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 上海 200240；2 廣東美的暖通設(shè)備有限公司 佛山 528000）

數(shù)據(jù)中心作為互聯(lián)網(wǎng)的核心基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、處理和傳遞任務(wù)，通常要求24 h不間斷運(yùn)行[1]。數(shù)據(jù)中心一旦發(fā)生宕機(jī)，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)：2018年全球約有一半的數(shù)據(jù)中心發(fā)生宕機(jī)，其中有1%的事故造成經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)2 000萬(wàn)美元。停電是發(fā)生宕機(jī)最主要的原因[2-3]，停電后，柴油發(fā)電機(jī)和冷水機(jī)組從啟動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)行通常需要5～15 min，在此期間，不間斷電源系統(tǒng)（uninterruptible power system,UPS）將蓄電池中的直流電能通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，保證數(shù)據(jù)中心的連續(xù)供電和供冷[4]。然而，該方式要求UPS系統(tǒng)具有較大的容量。

為降低UPS系統(tǒng)的容量，數(shù)據(jù)中心通常采用蓄冷的方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)供冷。水蓄冷和冰蓄冷因具有易于獲取、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心中得到廣泛應(yīng)用，但前者屬于顯熱傳熱過(guò)程，儲(chǔ)能密度小，一般占據(jù)較大的建筑空間；后者的蓄冷過(guò)程需要將制冷溫度降至0 ℃以下，要求專用的制冰機(jī)組[5]。模塊化數(shù)據(jù)中心是近年來(lái)新興的一種數(shù)據(jù)中心，它將IT機(jī)柜、空調(diào)、不間斷電源等產(chǎn)品集成在一起，形成一個(gè)完整獨(dú)立的模塊。單個(gè)模塊的IT負(fù)載通常較小，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活部署不同規(guī)模的數(shù)據(jù)中心。對(duì)于常規(guī)的一體化風(fēng)冷模塊化數(shù)據(jù)中心，單個(gè)模塊內(nèi)既沒有足夠的空間安裝冷水罐，也沒有用于制冰的機(jī)組，缺乏有效的蓄冷途徑。相比水蓄冷和冰蓄冷，相變蓄冷具有儲(chǔ)能密度大、相變溫度適應(yīng)性好等優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于建筑、空調(diào)、冷鏈等領(lǐng)域，起到節(jié)能和移峰填谷的作用[6-8]。研究人員已針對(duì)相變材料（phase change material，PCM）及其應(yīng)用開展了大量研究[9-13]。M. M. Heyhat等[14]研究了納米顆粒、翅片和金屬泡沫對(duì)PCM傳熱性能的影響。M. Arici等[15]研究了PCM在建筑外墻中的最佳位置、適宜熔化溫度及厚度。R. Kalbasi[16]基于PCM設(shè)計(jì)了一種新型散熱器，并對(duì)其傳熱性能進(jìn)行分析。M. A. Said等[17]將相變蓄冷單元與冷凝器相結(jié)合，研究了不同參數(shù)對(duì)傳熱過(guò)程的影響。

相變材料導(dǎo)熱系數(shù)一般較低，因此相關(guān)研究通常從相變材料性能和相變傳熱結(jié)構(gòu)兩方面對(duì)其傳熱性能進(jìn)行強(qiáng)化。雖然相變蓄冷的研究已涉及多個(gè)領(lǐng)域，但將相變蓄冷應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心作為應(yīng)急冷源的研究較少。英特爾通過(guò)水蓄冷方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心的應(yīng)急供冷，但兩個(gè)冷水罐的容積高達(dá)90 850 L[18]；Fang Yuhang等[19]研究表明，相變儲(chǔ)能單元的儲(chǔ)能密度約為等效水箱的3倍。目前，由于單個(gè)模塊內(nèi)沒有足夠空間安裝冷水罐，風(fēng)冷模塊化數(shù)據(jù)中心模塊內(nèi)部仍缺乏有效的應(yīng)急供冷設(shè)計(jì)。

本文基于相變蓄冷提出一種應(yīng)急供冷技術(shù)途徑，搭建了蓄冷單元實(shí)驗(yàn)臺(tái)并測(cè)試其傳熱性能。為進(jìn)一步提高蓄冷單元的綜合傳熱性能，通過(guò)數(shù)值模擬研究了不同弓形肋片長(zhǎng)度、高度、間距及蓄冷板間距對(duì)傳熱的影響，并利用綜合評(píng)價(jià)因子j/f對(duì)蓄冷單元進(jìn)行優(yōu)化，最終獲得蓄冷單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。

1 相變蓄冷實(shí)驗(yàn)

1.1 應(yīng)急供冷設(shè)計(jì)

本文提出的應(yīng)急供冷技術(shù)途徑如圖1所示，該技術(shù)途徑涉及的結(jié)構(gòu)主要包括機(jī)柜、吊頂空調(diào)和蓄冷單元。其中，機(jī)柜選用標(biāo)準(zhǔn)42U機(jī)柜（長(zhǎng)、寬、高分別為800、600、2 000 mm），散熱負(fù)荷為6 kW；蓄冷單元（長(zhǎng)、寬、高分別為1 000、900、400 mm）由帶弓形肋片的蓄冷板平行等距排列而成，位于機(jī)柜與空調(diào)之間，數(shù)量與機(jī)柜數(shù)相匹配。正常運(yùn)行工況下，由空調(diào)送風(fēng)對(duì)機(jī)柜進(jìn)行冷卻，并同步驅(qū)動(dòng)蓄冷單元完成蓄冷；緊急工況發(fā)生時(shí)，由蓄冷單元為機(jī)柜實(shí)施應(yīng)急供冷。

根據(jù)ASHRAE手冊(cè)[20]，不同級(jí)別數(shù)據(jù)中心冷通道空氣的推薦溫度為18～27 ℃，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，該溫度一般維持在（23±2） ℃，為使蓄冷單元在緊急工況下快速釋放冷量，正常運(yùn)行時(shí)完成蓄冷過(guò)程，相變材料的凝固點(diǎn)和融化點(diǎn)應(yīng)分別選擇25 ℃和27 ℃附近?；诠簿Щト诶碚?，經(jīng)過(guò)篩選和適配，發(fā)現(xiàn)用質(zhì)量比為98∶2的癸酸和硬脂酸調(diào)配出的二元復(fù)合相變材料具有較為理想的性質(zhì)。復(fù)合相變材料性質(zhì)如表1所示，該相變材料的凝固溫度為25.76 ℃，起始融化溫度為26.25 ℃。

圖1 應(yīng)急供冷技術(shù)途徑（釋冷過(guò)程）Fig.1 Technical approach of emergency cooling （discharging process）

表1 相變材料性質(zhì)Tab.1 Thermal parameters of the PCM

1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

為研究上述應(yīng)急供冷設(shè)計(jì)的可行性，搭建實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。將相變材料封裝在蓄冷板中，蓄冷板尺寸為450 mm×9 mm×400 mm（寬×厚×高）。蓄冷板表面每隔20 mm安裝弓形肋片，弓形肋片長(zhǎng)度、高度分別為4、2 mm。蓄冷單元由6塊間距為4 mm的蓄冷板平行排列而成，放置在尺寸為450 mm×78 mm×1 200 mm（寬×厚×高）的豎直風(fēng)道內(nèi)，風(fēng)道外表面使用保溫棉進(jìn)行隔熱處理。在風(fēng)道的頂部，安裝5個(gè)散熱風(fēng)扇，用來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)道內(nèi)的空氣流動(dòng)。進(jìn)入風(fēng)道的空氣首先通過(guò)均流板，然后進(jìn)入PCM蓄冷單元，與蓄冷板進(jìn)行傳熱后流出。整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置置于焓差室中，以便對(duì)空氣溫度進(jìn)行控制。實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中，使用T型熱電偶對(duì)蓄冷單元的進(jìn)出口及蓄冷板的表面溫度進(jìn)行檢測(cè)；風(fēng)速和壓差由相應(yīng)的變送器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度如表2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置Fig.2 Experimental device

表2 測(cè)量精度Tab.2 Measurement accuracy

為研究相變蓄冷單元傳熱特性，保持蓄冷單元流道進(jìn)口風(fēng)速為1.5 m/s，蓄冷過(guò)程中，進(jìn)口溫度分別設(shè)置為18、20、22 ℃；釋冷過(guò)程中，進(jìn)口溫度分別設(shè)置為31、33、35、37、39 ℃。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 蓄冷過(guò)程

圖3所示為蓄冷過(guò)程中蓄冷單元出口溫度隨時(shí)間的變化。由圖3可知，在給定工況下，出口溫度隨著時(shí)間增加逐漸下降，以進(jìn)口溫度為20 ℃為例，在0～17 000 s時(shí)間段內(nèi)，溫度下降速度先增大后減小。這是因?yàn)镻CM的導(dǎo)熱性較差，隨著時(shí)間推移，靠近板壁的PCM先完成相變，削弱了冷量向內(nèi)部的傳遞。同時(shí)，蓄冷板的平均溫度也逐漸下降，導(dǎo)致傳熱溫差減小。在兩種因素的疊加下，傳熱強(qiáng)度逐漸降低，且該影響隨時(shí)間推移而加劇。17 000 s后，蓄冷單元出口溫度變化小于0.1 ℃，此時(shí)可認(rèn)為相變過(guò)程已完成。當(dāng)蓄冷單元進(jìn)口溫度下降時(shí)，PCM完成相變的時(shí)間縮短，出口溫度也隨之降低。進(jìn)口溫度為22 ℃時(shí)，蓄冷時(shí)間為23 620 s；而進(jìn)口溫度為18 ℃時(shí)，蓄冷時(shí)間縮短為13 750 s。

圖3 蓄冷過(guò)程中蓄冷單元出口溫度隨時(shí)間的變化Fig.3 Variation of outlet temperature of cooling storage unit with time during cooling storage

2.2 釋冷過(guò)程

圖4所示為釋冷過(guò)程中蓄冷單元出口溫度隨時(shí)間的變化。由圖4可知，不同進(jìn)口溫度下，蓄冷單元出口溫度均呈上升趨勢(shì)。設(shè)定蓄冷單元出口溫度達(dá)到27 ℃所經(jīng)歷的時(shí)間為有效應(yīng)急供冷時(shí)間，隨著進(jìn)口溫度的升高，出口溫度也逐漸升高，蓄冷單元供冷時(shí)間縮短。進(jìn)口溫度為31 ℃時(shí)，蓄冷單元有效供冷時(shí)間為1 486 s，進(jìn)口溫度為39 ℃時(shí)，有效供冷時(shí)間縮短至725 s。對(duì)于5 min的應(yīng)急供冷需求，實(shí)驗(yàn)蓄冷單元能夠在所有釋冷工況下滿足；對(duì)于15 min的應(yīng)急供冷需求，該蓄冷單元在進(jìn)口溫度為35 ℃時(shí)仍能滿足。

圖4 釋冷過(guò)程中蓄冷單元出口溫度隨時(shí)間的變化Fig.4 Variation of outlet temperature of cooling storage unit with time during cooling release

3 數(shù)值仿真模型

3.1 模型假設(shè)

為研究蓄冷單元結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)蓄冷單元性能的影響，本文建立了蓄冷單元的二維瞬態(tài)模型。由于板間流道內(nèi)的雷諾數(shù)均在900以下，因此選擇層流模型，并對(duì)該模型作如下假設(shè)：

1）空氣和相變材料的物性參數(shù)（除密度外）不隨溫度發(fā)生變化；

2）忽略蓄冷板壁的熱阻；

3）空氣和相變材料的流動(dòng)為不可壓縮；

4）忽略沿蓄冷板寬度方向的溫度和速度變化。

3.2 數(shù)學(xué)模型建立及驗(yàn)證

使用Fluent軟件中的Energy、Solidification & melting、Laminar模型，對(duì)相變材料的密度引入Boussinesq假設(shè)，壓力速度耦合采用PISO算法，壓力項(xiàng)采用PRESTO！格式，對(duì)流項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)采用二階迎風(fēng)格式。初始時(shí)刻，整個(gè)計(jì)算域的溫度保持在25 ℃，PCM處于固態(tài)。所有壁面邊界均采用無(wú)滑移邊界條件，流道進(jìn)口和出口分別設(shè)置為速度進(jìn)口和壓力出口，進(jìn)口溫度恒為39 ℃。

通過(guò)求解N-S方程和能量方程，得到空氣和相變材料的變化特點(diǎn)。質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程分別如下[21]：

質(zhì)量守恒方程：

（1）

動(dòng)量守恒方程：

（2）

能量守恒方程：

（3）

式中：ρ為流體密度，kg/m3；u為流體速度，m/s；μ為流體動(dòng)力黏度，m2/s；p為壓強(qiáng)，Pa；g為重力加速度，m2/s；Si為達(dá)西定律阻尼項(xiàng)；H為相變材料總焓，J/kg；K為導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）；T為溫度，K；t為時(shí)間，s；x為空間位置，m; 下標(biāo)i、j為方向。

相變材料總焓H由顯焓h（J/kg）和潛熱ΔH（J/kg）組成：

（4）

H=h+ΔH

（5）

式中：href為參考焓，J/kg；Tref為參考溫度，K；cp為比熱容，J/（kg·K）。

達(dá)西定律阻尼項(xiàng)（源項(xiàng)）在動(dòng)量方程中表示PCM區(qū)域中相變對(duì)對(duì)流的影響，在空氣區(qū)域Si=0，定義如下：

目前，高校的科研成果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系普遍偏重于高級(jí)別科研項(xiàng)目的立項(xiàng)、高水平論文的發(fā)表、科研經(jīng)費(fèi)的數(shù)目等等，并將這些指標(biāo)直接與年終的績(jī)效獎(jiǎng)勵(lì)、職稱的評(píng)聘、各類獎(jiǎng)勵(lì)獎(jiǎng)項(xiàng)的評(píng)審相掛鉤，很少將科研成果轉(zhuǎn)化狀況及收益納入評(píng)價(jià)體系，嚴(yán)重忽視了科研成果的質(zhì)量、轉(zhuǎn)化和推廣［5］?？蒲谐晒霓D(zhuǎn)化不作為衡量科研能力的主要指標(biāo)，也不作為績(jī)效獎(jiǎng)勵(lì)的重要指標(biāo)，直接導(dǎo)致了科研成果持有人對(duì)成果的轉(zhuǎn)化積極性不高，科研成果的實(shí)際價(jià)值缺失，與市場(chǎng)的需求嚴(yán)重脫節(jié)。

（6）

融化率β定義：

β=ΔH/L

（7）

（8）

式中：C為糊狀區(qū)域常數(shù)；L為相變材料的總潛熱，J/kg；Ts、Tl分別為相變材料相變過(guò)程的起始（固相線）、終止（液相線）溫度，K。

進(jìn)口溫度為39 ℃時(shí)，釋冷工況下出口溫度模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)對(duì)比如圖5所示，由圖5可知，誤差小于6%，模型具有可靠性。

圖5 模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Fig.5 Comparison between simulation results and experimental results

4 仿真結(jié)果分析

4.1 傳熱與流動(dòng)特性

進(jìn)口溫度為39 ℃時(shí)，釋冷工況下5 min時(shí)蓄冷單元進(jìn)口區(qū)域的溫度云圖、速度云圖和速度矢量圖如圖6所示。由圖6可知，當(dāng)熱空氣進(jìn)入流道時(shí)，空氣的熱量通過(guò)對(duì)流換熱以及板壁和肋片的導(dǎo)熱進(jìn)入相變材料中，使相變材料逐漸融化?？諝鉁囟妊亓鲃?dòng)方向逐漸降低，與周圍相變材料的傳熱溫差逐漸減小，傳熱強(qiáng)度逐漸減弱。離進(jìn)口越遠(yuǎn)相變材料平均溫度越低，弓形肋片導(dǎo)致空氣在流道內(nèi)的流動(dòng)軌跡呈隨肋片弧線彎曲前進(jìn)的曲線。同時(shí)，肋片大幅降低空氣的局部流通面積，增大空氣局部流速。由溫度云圖還可知，弓形肋片根部和兩個(gè)肋片中間區(qū)域的相變材料平均溫度偏高，緊鄰肋片兩側(cè)的相變材料平均溫度偏低。這是因?yàn)?，?dāng)空氣流向肋片時(shí)，氣流掠過(guò)弓形肋片，在肋片靠近壁面的迎流區(qū)和背流區(qū)各存在一片速度較低的區(qū)域，速度邊界層較厚，傳熱系數(shù)較低。而氣流經(jīng)過(guò)肋片的擾動(dòng)和加速，沖擊板壁面，導(dǎo)致速度邊界層較薄，傳熱系數(shù)較大。

圖6 蓄冷單元溫度云圖、速度云圖及速度矢量圖Fig.6 Temperature cloud diagram, speed cloud diagram and speed vector diagram of the cooling storage unit

4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)影響

采用j/f因子作為蓄冷單元綜合傳熱性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[22]。其中，傳熱因子j和摩擦因子f分別表示傳熱能力和流動(dòng)阻力的大小。綜合評(píng)價(jià)因子j/f越大，表示傳熱設(shè)備的綜合傳熱性能越好，即以小的代價(jià)（流動(dòng)阻力增加）實(shí)現(xiàn)更好的傳熱效果。

傳熱因子j定義為：

（9）

（10）

式中：Nu為努塞爾數(shù)；Re為雷諾數(shù)；Pr為普朗特?cái)?shù)；St為斯坦頓數(shù)；Dh為通道水力直徑，m；Δp為壓降，Pa。

圖7 不同參數(shù)對(duì)評(píng)價(jià)因子的影響Fig.7 Effect of different parameters on evaluation factors

圖7所示為評(píng)價(jià)因子隨不同肋片高度、長(zhǎng)度、間距以及蓄冷板間距的變化。由圖7（a）可知，當(dāng)肋片高度逐漸增大時(shí)，傳熱因子和摩擦因子均逐漸上升，但摩擦因子的變化幅度比傳熱因子更大。當(dāng)肋片高度由1 mm升至3 mm時(shí)，傳熱因子增大177%，摩擦因子增大699%。這是因?yàn)?，?dāng)肋片高度增加時(shí)，空氣最小流通面積變小，流道內(nèi)空氣平均速度增加，傳熱增強(qiáng)。但流通面積的減小也導(dǎo)致流動(dòng)阻力的急劇增加，肋片帶來(lái)的流動(dòng)損失超過(guò)了其帶來(lái)的傳熱強(qiáng)化效果，所以綜合評(píng)價(jià)因子單調(diào)減小。因此，減小肋片高度可有效增大蓄冷單元的綜合傳熱性能。由圖7（b）可知，隨著肋片長(zhǎng)度增大，傳熱因子幾乎保持不變，摩擦因子逐漸下降，綜合評(píng)價(jià)因子呈上升趨勢(shì)。這是因?yàn)楫?dāng)肋片長(zhǎng)度增加時(shí)，流道內(nèi)空氣的平均速度變化較小，但弓形肋片的曲率變小會(huì)導(dǎo)致局部流體流動(dòng)變緩，帶來(lái)的阻力損失隨之降低。由圖7（c）可知，隨著肋片間距變大，傳熱因子和摩擦因子均逐漸減小，綜合評(píng)價(jià)因子變化幅度較小，略有上升趨勢(shì)。肋片數(shù)量隨間距的增大而減小，肋片對(duì)流道的影響也相應(yīng)降低。由圖7（d）可知，隨著蓄冷板間距增大，傳熱因子和摩擦因子均減小。這是因?yàn)楫?dāng)板間距增大時(shí)，流通面積增大，空氣平均流速減小，肋片的傳熱強(qiáng)化作用和帶來(lái)的阻力損失均被削弱。

在設(shè)計(jì)的參數(shù)范圍內(nèi)，當(dāng)蓄冷單元結(jié)構(gòu)參數(shù)改變時(shí)，肋片高度對(duì)綜合評(píng)價(jià)因子影響最大，肋片長(zhǎng)度次之，肋片間距和蓄冷板間距最小。這是因?yàn)槔咂叨雀淖儠r(shí)摩擦因子的變化幅度遠(yuǎn)大于傳熱因子；肋片長(zhǎng)度改變時(shí)，傳熱因子基本保持不變而摩擦因子發(fā)生變化，所以綜合評(píng)價(jià)因子變化幅度較大。

4.3 出口溫度影響

圖8所示為出口溫度隨不同肋片高度、長(zhǎng)度、間距以及蓄冷板間距的變化。在不同工況下，出口溫度均隨時(shí)間的增加而上升。由圖8（a）可知，當(dāng)肋片高度增加時(shí)，出口溫度逐漸降低。這是由于肋片高度增加導(dǎo)致流道內(nèi)空氣流速增大，傳熱增強(qiáng)。在保持肋片長(zhǎng)度、間距、板間距分別為4、10、4 mm工況下，當(dāng)肋片高度大于1.5 mm時(shí)，蓄冷單元可至少滿足5 min的應(yīng)急供冷需求，與實(shí)驗(yàn)所采用的蓄冷單元（肋片高度為2.0 mm）相比，肋片高度1.5 mm時(shí)綜合評(píng)價(jià)因子可提高57%。此外，肋片高度大于2.5 mm時(shí)，蓄冷單元可滿足15 min的應(yīng)急供冷需求。由圖8（b）可知，當(dāng)肋片長(zhǎng)度變化時(shí)，出口溫度基本保持不變。這是因?yàn)槔咂L(zhǎng)度改變時(shí)流道內(nèi)空氣平均流速基本保持不變。此時(shí)，不同肋片長(zhǎng)度下的蓄冷單元均能滿足5 min的應(yīng)急供冷需求。由圖8（c）可知，當(dāng)肋片間距上升時(shí)，出口溫度逐漸上升。這是因?yàn)槔咂g距上升時(shí)流道內(nèi)肋片數(shù)量減少，肋片對(duì)空氣的強(qiáng)化傳熱效果被削弱。保持其他參數(shù)不變，當(dāng)肋片間距小于26 mm時(shí)，可至少滿足5 min的應(yīng)急供冷需求。由圖8（d）可知，當(dāng)蓄冷板間距增大時(shí)，出口溫度逐漸上升。這是因?yàn)榘彘g距的增大削弱了肋片的強(qiáng)化傳熱效果。同時(shí)，流道內(nèi)的部分空氣傳熱不充分，造成出口溫度顯著上升。當(dāng)蓄冷板間距小于5 mm時(shí)，可至少滿足5 min的應(yīng)急供冷需求。

圖8 不同參數(shù)對(duì)出口溫度的影響Fig.8 Effect of different parameters on outlet temperature

5 結(jié)論

針對(duì)風(fēng)冷模塊化數(shù)據(jù)中心，本文提出一種基于相變蓄冷的應(yīng)急供冷技術(shù)途徑，搭建了蓄冷單元實(shí)驗(yàn)臺(tái)并測(cè)試了其儲(chǔ)冷、釋冷性能。同時(shí)，采用數(shù)值模擬方法，研究了蓄冷單元內(nèi)的傳熱和流動(dòng)特性并進(jìn)行參數(shù)敏感性分析。得到結(jié)論如下：

1）對(duì)于5 min的應(yīng)急供冷需求，實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的蓄冷單元能夠在所有工況下滿足。對(duì)于15 min的應(yīng)急供冷需求，實(shí)驗(yàn)蓄冷單元在進(jìn)口溫度為35 ℃時(shí)仍能滿足。

2）在設(shè)計(jì)的參數(shù)范圍內(nèi)，肋片高度對(duì)綜合傳熱性能影響最大，肋片長(zhǎng)度次之，肋片間距和蓄冷板間距影響最小。

3）基于蓄冷實(shí)驗(yàn)單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)，當(dāng)肋片高度由2.0 mm降至1.5 mm時(shí)，綜合評(píng)價(jià)因子提高57%，并可滿足5 min的應(yīng)急供冷需求；當(dāng)肋片高度增至2.5 mm以上時(shí)，可滿足15 min的應(yīng)急供冷需求。

4）對(duì)于8 min以下的應(yīng)急供冷需求，在保持肋片長(zhǎng)度、間距、板間距分別為4、10、4 mm工況下，蓄冷單元肋片高度建議設(shè)置為1.5 mm。