1 機(jī)房精密空調(diào)配套蓄電池概述
機(jī)房精密空調(diào)設(shè)備以及以它為核心的整個(gè)供電系統(tǒng),是滿足數(shù)據(jù)中心供電質(zhì)量的最核心部分,而蓄電池又是整個(gè)系統(tǒng)中最重要的組成之一,是整個(gè)供電系統(tǒng)的“最后一道屏障”。特別值得注意的是,在機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)的故障中,與蓄電池有關(guān)的原因占30%以上,因此對(duì)蓄電池設(shè)計(jì)、選配、維護(hù)等進(jìn)行規(guī)范化有著重要的意義。
對(duì)蓄電池的基本原理、特性、選配原則、設(shè)計(jì)計(jì)算、安裝、維護(hù)等相關(guān)事宜給出指導(dǎo)性原則和規(guī)范,對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命和確保數(shù)據(jù)機(jī)房機(jī)房精密空調(diào)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義,最終保障機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)不停電功能的實(shí)現(xiàn)。
目前數(shù)據(jù)中心機(jī)房精密空調(diào)配置的蓄電池主要是閥控式密封鉛酸電池(VRLA),但隨著電池技術(shù)的發(fā)展和完善,鋰電池和燃料電池也逐漸成為用戶的在未來(lái)的選擇之一。
數(shù)據(jù)中心機(jī)房精密空調(diào)蓄電池的選擇和設(shè)計(jì)必須充分考慮到現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì),并符合下述原則:
(1)短時(shí)間恒功率輸出特性卓越
卓越的短時(shí)間(通常≤30min)恒功率輸出特性,意味著在滿足相同負(fù)載后備時(shí)間要求下可減小電池的容量,從而降低蓄電池成本;或采用相同容量的電池配置,可增加機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)總后備時(shí)間。
(2)高能量密度
選配合適的電池類型和容量、設(shè)計(jì)合理的組裝結(jié)構(gòu),最優(yōu)化的利用機(jī)房空間,提高蓄電池組的整體能量密度,有利于降低機(jī)房面積和成本。
(3)高穩(wěn)定性
蓄電池在有效壽命期間內(nèi),應(yīng)有較低的故障率,盡量避免因個(gè)別蓄電池的故障或突然失效而造成的維修或更換,這對(duì)整個(gè)蓄電池系統(tǒng)的后期安全穩(wěn)定具有重大意義。
(4)防火阻燃
數(shù)據(jù)中心的機(jī)房精密空調(diào)電池外殼塑料材質(zhì)應(yīng)滿足V0級(jí)阻燃標(biāo)準(zhǔn),電池端子、連接件及輸出母線端子所有裸露金屬部分應(yīng)全部做絕緣保護(hù)處理,電池架需接地。
(5)一致性
數(shù)據(jù)中心機(jī)房精密空調(diào)電池組的各單體的容量、開路電壓、浮充電壓等指標(biāo)的一致性應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
(6)抗震性
數(shù)據(jù)中心機(jī)房精密空調(diào)電池組架設(shè)計(jì)滿足抗8級(jí)烈度要求,電池之間連接建議采用軟連接。
(7)便于安裝與擴(kuò)容
蓄電池的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及專用安裝工具的提供,可降低整體安裝成本。電池組擺放位置和電池組架的設(shè)計(jì)應(yīng)預(yù)留后期擴(kuò)容的位置需求。
(8)便于維護(hù)及更換
電池組擺放及維護(hù)通道的距離,應(yīng)滿足日常維護(hù)及電池更換的要求。
(9)長(zhǎng)使用壽命
數(shù)據(jù)中心機(jī)房精密空調(diào)電池應(yīng)有合理的使用壽命要求,過(guò)短的使用壽命將增加機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性及成本。
2 VRLA蓄電池的種類
作為后備用途的VRLA電池按單體電壓等級(jí)分為2V、6V、12V等系列。按固定電解液的方式可分為AGM(超細(xì)玻璃纖維)電池和GEL(膠體)電池,其對(duì)比分別見(jiàn)表1和表2。
3 蓄電池主要技術(shù)指標(biāo)及使用壽命
(1)蓄電池主要技術(shù)指標(biāo)
①正常工作條件
工作溫度:-15～+45℃;
蓄電池貯存溫度:5～+40℃;
相對(duì)濕度:≤90%(25℃);
②安裝方式
可滿足立式或臥式安裝條件。
蓄電池抗震加固應(yīng)符合YD5096-2005《通信用電源設(shè)備抗地震性能檢測(cè)規(guī)范》的要求;
③蓄電池組按照“YD/T799-2010”規(guī)定的相關(guān)方法試驗(yàn),10h率容量第一次循環(huán)不低于0.95C10,在第三次循環(huán)應(yīng)達(dá)到C10,3h和1h率的容量應(yīng)分別在第四次和第五次以前達(dá)到,放電終止電壓應(yīng)符合表3的規(guī)定;
④溫度特性
蓄電池在工作環(huán)境溫度為0℃時(shí)的容量應(yīng)不低于該電池實(shí)際容量(25℃時(shí)的C10)的80%;
⑤容量保存率
蓄電池靜置28天后其容量保存率不低于96%;
⑥密封反應(yīng)效率
蓄電池密封反應(yīng)效率應(yīng)不低于97%;
⑦蓄電池端電壓的均衡性
單體蓄電池和由若干個(gè)單體組成一體的組合蓄電池,其各電池間的開路電壓最高與最低差值不大于20mV(2V)、100mV(12V)。蓄電池組進(jìn)入浮充狀態(tài)24h后,各蓄電池之間的端電壓差值不大于90mV(2V)、480mV(12V);
⑧電池連接條壓降
蓄電池按1h率電流放電,在兩只電池極柱根部測(cè)量的電池之間的連接條電壓降≤10mV;
⑨防酸霧性能
蓄電池在正常浮充工作過(guò)程中應(yīng)無(wú)酸霧逸出;
⑩防爆性能
蓄電池在充電過(guò)程中遇有明火,內(nèi)部應(yīng)不引燃、不引爆;
阻燃性能
蓄電池殼、蓋應(yīng)符合GB/T2408-1996中的第8.3.2FH-1(水平級(jí))和第9.3.2FV-0(垂直級(jí))的要求。電池連接線或電池連接片護(hù)套應(yīng)選擇阻燃性材料;
氣密性
蓄電池應(yīng)能承受50kPa的正壓或負(fù)壓而不破裂、不開膠,壓力釋放后殼體無(wú)殘余變形;安全閥要求蓄電池安全閥應(yīng)具有自動(dòng)開啟和自動(dòng)關(guān)閉的功能,其開閥壓應(yīng)是10～35kPa,閉閥壓應(yīng)是3～15kPa。
蓄電池外觀不得有變形、漏液、裂紋及污跡,標(biāo)志要清晰;
過(guò)放電性能要求
以C10電流放電至接近0V,短接24h,再用2.35V/單體恒壓限流C10充48h然后進(jìn)行C10容量檢測(cè),連續(xù)進(jìn)行五次循環(huán)后蓄電池實(shí)放容量應(yīng)不小于0.90C10實(shí)際容量(25℃時(shí)C10)。
(2)使用壽命
在電池的實(shí)際使用過(guò)程中,當(dāng)電池的實(shí)際放電容量低于額定容量的80%,即認(rèn)為該電池失效或壽命終止。
幾種典型的失效模式如下:
①板柵腐蝕
蓄電池正極板柵在浮充使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生腐蝕,當(dāng)腐蝕深度達(dá)到極板厚度的50%時(shí),蓄電池壽命終止。同時(shí)在腐蝕過(guò)程中,正極板柵會(huì)產(chǎn)生變形和伸長(zhǎng),稱為正極板柵增長(zhǎng),導(dǎo)致板柵筋條斷裂,容量將完全喪失;
②負(fù)極板極耳和連接條(匯流條)腐蝕負(fù)極板極耳和連接條(匯流條)表面會(huì)因?yàn)檠鯕庠倩戏磻?yīng)和電解液中的硫酸鹽雜質(zhì)引起化學(xué)腐蝕。同時(shí)在高電流密度下放電時(shí),負(fù)極很容易發(fā)生鈍化,使得電極表面變成孔隙小的致密層;
③失水干涸失水的原因有:
•過(guò)充電產(chǎn)生的氣體析出;
•從電池殼體中滲出水;
•板柵腐蝕消耗水;
•自放電損失水。
其中過(guò)充電造成的氣體析出是實(shí)際使用中電池失水干涸,造成電池容量下降的最主要原因。
④熱失控
若閥控鉛酸蓄電池長(zhǎng)時(shí)間處于環(huán)境溫度過(guò)高或充電設(shè)備電壓失控的狀況下,會(huì)造成電池內(nèi)部溫度過(guò)高,此時(shí)電池內(nèi)阻下降,充電電流又會(huì)進(jìn)一步升高,內(nèi)阻進(jìn)一步降低,如此反復(fù)形成惡性循環(huán)。
熱失控會(huì)使電池殼體嚴(yán)重變形、漲裂。為杜絕熱失控的發(fā)生,要采用相應(yīng)的措施:
•充電設(shè)備應(yīng)有溫度補(bǔ)償功能或限流功能;
•嚴(yán)格控制安全閥質(zhì)量,以使電池內(nèi)部氣體正常排出;
•蓄電池要設(shè)置在通風(fēng)良好的位置,并控制電池溫度。
⑤負(fù)極硫酸鹽化
當(dāng)蓄電池經(jīng)常處于放電后擱置造成的充電不足或過(guò)放電時(shí),負(fù)極就會(huì)逐漸形成一種粗大堅(jiān)硬的硫酸鉛,用常規(guī)方法充電很難使它轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì),從而減少了電池容量,甚至成為蓄電池壽命終止的原因,這種現(xiàn)象稱為“不可逆硫酸鹽化”。
4 電池容量計(jì)算方法
(1)恒功率法(查表法)
恒功率法(查表法)是機(jī)房精密空調(diào)蓄電池容量計(jì)算的最常用方法。
蓄電池恒功率數(shù)據(jù)都來(lái)自于新電池試驗(yàn)數(shù)據(jù),恒功率法(查表法)并沒(méi)有考慮蓄電池的折舊以及溫度的變化,故該方法適用于機(jī)房精密空調(diào)蓄電池運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定,且機(jī)房精密空調(diào)負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間在額定容量80%以下運(yùn)行時(shí)選用。
①計(jì)算公式
恒功率法是能量守恒定律的體現(xiàn),蓄電池提供的功率等于或大于負(fù)荷消耗的功率,即
P負(fù)荷≤P電池 (1)
式中,P電池--電池實(shí)際試驗(yàn)的恒功率數(shù)據(jù);
P 負(fù)荷--電池組提供的總功率,主要是負(fù)荷消耗的功率。
當(dāng)以機(jī)房精密空調(diào)為負(fù)荷時(shí),P負(fù)荷可表示為 (2)
式中,P(VA)--機(jī)房精密空調(diào)標(biāo)稱容量(VA);
PF--機(jī)房精密空調(diào)功率因數(shù);
η--逆變器轉(zhuǎn)換效率。
每個(gè)電池單體需要提供的功率為(3)
式中,Pnc--每個(gè)單體需要提供的功率;
n--機(jī)器配置的電池?cái)?shù)量;
N—每節(jié)電池的單體電池?cái)?shù)。如12V電池是由6個(gè)2V單體電池組成的,則N=6;
②計(jì)算實(shí)例
100kVA 機(jī)房精密空調(diào),后備時(shí)間30min,計(jì)算電池配置。
首先確認(rèn)參數(shù)要求:
•恒功率數(shù)據(jù)表(25℃,電池單體終止電壓Umin=1.70V);
•機(jī)房精密空調(diào)的逆變效率η;
•機(jī)房精密空調(diào)單組電池只數(shù)n。
查恒功率放電數(shù)據(jù)表(表4),可得到如下的配置方案:
由式(2)和式(3)可得
選用12NP100型蓄電池,查表(4),在Umin=1.70V,放電時(shí)間30min,單格恒功率為198W。
將P(VA)=100kVA=100×103VA、PF=0.8、N=6、n=36、η=0.95代入式(4)
得Pnc=390(W)
兩組12NP-100蓄電池(每組36只)恒功率198×2=396>390(W),滿足機(jī)房精密空調(diào)運(yùn)行30min的后備時(shí)間,或者選擇一組12NP-200蓄電池(每組36只)。
(2)估算法
該方法是和電力公式和蓄電池容量概念的體現(xiàn)。根據(jù)已經(jīng)確定的機(jī)房精密空調(diào)品牌及型號(hào),可知蓄電池組最低電壓Umin。
①計(jì)算公式
式中，
C10—蓄電池10小時(shí)率容量;
KCh—容量換算系數(shù)(1/h),根據(jù)蓄電池不同、放電時(shí)率不同,在放電終止電壓下,電池的容量換算系數(shù)。
在機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)中,多數(shù)情況負(fù)荷容量是保持不變的,而電池組的功率隨著放電時(shí)間逐漸降低,根據(jù)P=UI可知,為提供恒定的負(fù)荷容量,電池組放電電流將逐漸增大。為了計(jì)算方便,我們選擇蓄電池組的最大工作電流為我們的計(jì)算數(shù)據(jù)。
具體計(jì)算如下:
式中,Imax--電池組提供最大電流;
Umin--電池組最低工作電壓值。
從估算法的計(jì)算公式可以看出,由于采用了電池組最低工作電壓值Umin,所以會(huì)導(dǎo)致要求的蓄電池組的安時(shí)容量偏大的情況。這是因?yàn)楫?dāng)蓄電池在剛放電時(shí)所需的放電電流明顯小于Imax的緣故。
按目前的使用經(jīng)驗(yàn),可以在計(jì)算出C10值的基礎(chǔ)上再乘以0.75的校正系數(shù);
②計(jì)算實(shí)例
100kVA的機(jī)房精密空調(diào),后備時(shí)間30min,計(jì)算電池配置。
根據(jù)公式計(jì)算如下:
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(7)得
100kVA 機(jī)房精密空調(diào),后備時(shí)間30min,計(jì)算電池配置。
首先確認(rèn)參數(shù)要求:
•恒功率數(shù)據(jù)表(25℃,電池單體終止電壓Umin=1.70V);
•機(jī)房精密空調(diào)的逆變效率η;
•機(jī)房精密空調(diào)單組電池只數(shù)n。
查恒功率放電數(shù)據(jù)表(表4),可得到如下的配置方案:
由式(2)和式(3)可得
選用12NP100型蓄電池,查表(4),在Umin=1.70V,放電時(shí)間30min,單格恒功率為198W。
將P(VA)=100kVA=100×103VA、PF=0.8、N=6、n=36、η=0.95代入式(4)
得Pnc=390(W)
兩組12NP-100蓄電池(每組36只)恒功率198×2=396>390(W),滿足機(jī)房精密空調(diào)運(yùn)行30min的后備時(shí)間,或者選擇一組12NP-200蓄電池(每組36只)。
(2)估算法
該方法是和電力公式和蓄電池容量概念的體現(xiàn)。根據(jù)已經(jīng)確定的機(jī)房精密空調(diào)品牌及型號(hào),可知蓄電池組最低電壓Umin。
①計(jì)算公式
式中，
C10—蓄電池10小時(shí)率容量;
KCh—容量換算系數(shù)(1/h),根據(jù)蓄電池不同、放電時(shí)率不同,在放電終止電壓下,電池的容量換算系數(shù)。
在機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)中,多數(shù)情況負(fù)荷容量是保持不變的,而電池組的功率隨著放電時(shí)間逐漸降低,根據(jù)P=UI可知,為提供恒定的負(fù)荷容量,電池組放電電流將逐漸增大。為了計(jì)算方便,我們選擇蓄電池組的最大工作電流為我們的計(jì)算數(shù)據(jù)。
具體計(jì)算如下:
式中,Imax--電池組提供最大電流;
Umin--電池組最低工作電壓值。
從估算法的計(jì)算公式可以看出,由于采用了電池組最低工作電壓值Umin,所以會(huì)導(dǎo)致要求的蓄電池組的安時(shí)容量偏大的情況。這是因?yàn)楫?dāng)蓄電池在剛放電時(shí)所需的放電電流明顯小于Imax的緣故。
按目前的使用經(jīng)驗(yàn),可以在計(jì)算出C10值的基礎(chǔ)上再乘以0.75的校正系數(shù);
②計(jì)算實(shí)例
100kVA的機(jī)房精密空調(diào),后備時(shí)間30min,計(jì)算電池配置。
根據(jù)公式計(jì)算如下:
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(7)得
由式(6)可得C10=Imax/KCh=229&pide;0.9=255(Ah)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)還要乘以0.75的系數(shù)校正,結(jié)果C10=191(Ah),可選擇12NP-100電池2組或者1組12NP-200電池。
(3)電源法
該方法是在所介紹的機(jī)房精密空調(diào)后備蓄電池容量計(jì)算方法中唯一標(biāo)準(zhǔn)(通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范YD/T5040-2005)支持的方法。該方法比估算法更全面考慮機(jī)房精密空調(diào)電池在整個(gè)服役期間的電池狀態(tài),在電池運(yùn)行環(huán)境溫度變化較大時(shí),更能準(zhǔn)確計(jì)算出電池的容量。
①具體計(jì)算
上面兩式中,I—電池組電流(A);
Q—電池組容量(Ah);
PF—功率因數(shù),取值0.8;
K—電池保險(xiǎn)系數(shù),取值1.25;
T—電池放電時(shí)間(h);
H—電池放電系數(shù)(見(jiàn)表5);
U—蓄電池放電時(shí)的輸出電壓(V)(單體電池電壓為1.85V);
A—電池溫度系數(shù)(1/℃),當(dāng)放電小時(shí)率≥10時(shí),取0.006,當(dāng)1≤放電率<10時(shí),取0.008,當(dāng)放電率<1時(shí),取0.01;
T—電池所在地最低環(huán)境溫度值,所在地有采暖設(shè)備時(shí),按15℃考慮。無(wú)采暖設(shè)備時(shí),按5℃考慮;
η—逆變器轉(zhuǎn)換效率。
此方法比較全面地考慮環(huán)境因素以及蓄電池容量衰減,機(jī)房精密空調(diào)滿荷使用機(jī)率較大,以及重要使用場(chǎng)合選用此方法計(jì)算配置電池容量。
②計(jì)算實(shí)例
100kVA的機(jī)房精密空調(diào),后備時(shí)間30min,計(jì)算電池配置。
將P(VA)=100×103、PF=0.8、η=0.95、U=1.85、N=36、n=6一并代入式(8)得I=211(A)
將蓄電池終止電壓=1.75V,根據(jù)表5查得在放電時(shí)間為30min(0.5h)時(shí),電池放電容量系數(shù)H=0.40以及I=211、K=1.25、T=0.5h、η=0.95、t=25℃代入式(9)得Q≥347(Ah)
結(jié)果需要2組12NP-200電池,每組36只。
5 機(jī)房精密空調(diào)與蓄電池的連接與物理保護(hù)
(1)蓄電池內(nèi)部連接線(連接板)
①連接線(連接板)截面積,要根據(jù)電池組最大放電電流進(jìn)行配置。如4(1)節(jié)中的例子,100kVA機(jī)房精密空調(diào),后備時(shí)間15min,采用恒功率計(jì)算方法配置蓄電池時(shí),通過(guò)計(jì)算可知,蓄電池的最大電流為230A,連接線(連接板)的截面積要滿足安全通過(guò)230A的電流;
②多組電池并聯(lián)時(shí)要考慮單組電池供電的極端情況。如100kVA機(jī)房精密空調(diào),后備時(shí)間15min,如果采用一組配置,連接線(連接板)的截面積要滿足安全通過(guò)230A的電流;若采用兩組配置,則每組的連接線(連接板)的截面積要滿足安全通過(guò)230A的電流;若采用三組配置,考慮到其中一組電池需要檢修退出系統(tǒng)時(shí),其余兩組的連接線(連接板)的截面積總和要滿足安全通過(guò)230A的電流。
(2)蓄電池內(nèi)部連接的物理保護(hù)
①連接線(連接板)應(yīng)用絕緣護(hù)套和防銹鍍層,絕緣護(hù)套采用V0級(jí)阻燃材料,防銹鍍層可以采用鍍鋅等防銹處理方法;
②連接線(連接板)要求采用紫銅材料,紫銅材料的純度不低于99.90%。
6 蓄電池的安裝環(huán)境要求
(1)蓄電池布局要求
蓄電池組的布置應(yīng)符合下列要求:
立放蓄電池組之間的走道凈寬不應(yīng)小于單體電池寬度的1.5倍,最小不應(yīng)小于0.8m;立放雙層布置的蓄電池組,其上下兩層之間的凈空間距離為單體電池高度的1.2～1.5倍;
立放雙列布置的蓄電池組,一組電池的兩列之間凈寬應(yīng)滿足電池抗震架的結(jié)構(gòu)要求;
立放蓄電池組側(cè)面與墻之間的次要走道凈寬不應(yīng)小于0.8m;如為主要走道時(shí),其凈寬不宜小于電池寬度的1.5倍,最小不應(yīng)小于1m;立放單層雙列布置的蓄電池組可沿墻設(shè)置,其側(cè)面與墻之間的凈寬一般為0.1m;
立放蓄電池組一端靠墻設(shè)置時(shí),列端電池與墻之間的凈寬一般不小于0.2m;
立放蓄電池組一端靠近機(jī)房出入口時(shí),應(yīng)留有主要走道,其凈寬一般為1.2～1.5m,最小不應(yīng)小于1m;
臥放閥控式蓄電池組的側(cè)面之間的凈寬不應(yīng)小于0.2m;
臥放閥控式蓄電池組的正面與墻之間,或正面與側(cè)面或背面之間的走道凈寬不應(yīng)小于電池總高度的1.5倍,最小不應(yīng)小于1.2m;
臥放閥控式蓄電池組的正面與墻之間的走道凈寬不應(yīng)小于電池總高度的1.5倍,最小不應(yīng)小于1m;
臥放閥控式蓄電池組可靠墻設(shè)置。其背面與墻之間的凈寬一般為0.1m,蓄電池組的側(cè)面與墻之間的凈寬不應(yīng)小于0.2m。
(2)安裝場(chǎng)地要求
①蓄電池安裝地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離熱源及可能產(chǎn)生火花的地方;
②電池組安裝距墻壁及其它設(shè)備的安全距離應(yīng)遵照本章第(1)節(jié)的要求;
③蓄電池應(yīng)安裝在通風(fēng)良好陰涼的房間內(nèi),避免陽(yáng)光直射;
④盡量避免安裝在空調(diào)出風(fēng)口旁的位置;
⑤電池室應(yīng)做通風(fēng)設(shè)計(jì),防止電池使用不當(dāng)造成的易爆氣體聚集;
⑥蓄電池安裝地點(diǎn)不能有劇烈的震動(dòng)源或碰撞沖擊源。
(3)蓄電池發(fā)熱量計(jì)算
蓄電池在充、放電過(guò)程中,恒溫是比較困難的,因?yàn)殂U酸蓄電池在充電和放電時(shí)都伴隨著熱效應(yīng),一是產(chǎn)生焦耳熱,另外是根據(jù)Gibbs-Helmholz方程式有吸熱或放熱,為克服兩極極化和電池內(nèi)阻而損失的電壓降將全部轉(zhuǎn)化為熱量。
充電過(guò)程中蓄電池的內(nèi)部的狀態(tài)一直處于變化中,所以發(fā)熱量的計(jì)算非常復(fù)雜。行業(yè)內(nèi)各個(gè)電池廠家的共同研究測(cè)試,最終將蓄電池的發(fā)熱量計(jì)算公式簡(jiǎn)化如下:
Q=I×U×N (10)
其中,
Q—蓄電池發(fā)熱功率,單位:W;
I—充電電流,單位:A;
U—充電電壓,單位:V;
N—蓄電池?cái)?shù)量。
蓄電池在浮充狀態(tài)下,發(fā)熱量很小,可以忽略不計(jì)。在放電狀態(tài)下,由于是將蓄電池內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,這一過(guò)程是吸熱過(guò)程,所以此時(shí)是不發(fā)熱的(吸收的熱量很小,可以忽略)。蓄電池的均充狀態(tài)又可以細(xì)分為兩部分:在均充的初期,由于此時(shí)充入的電能絕大部分都轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在蓄電池中儲(chǔ)存起來(lái),所以此時(shí)的發(fā)熱量也很小,可以忽略;在均充的后期,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的效率大大降低,此時(shí)會(huì)有較大的發(fā)熱量。
以2V500Ah的蓄電池為例,在均充的后期,一組蓄電池(384V)由192單體組成,均充電壓為2.35V,電流為2A,其發(fā)熱量為Q=I×U×N=2×2.35×192=902.4(W)
(4)排氫氣及排酸氣量計(jì)算
蓄電池在工作過(guò)程中,會(huì)有少量氫氣和酸氣(主要是SO2氣體)排出。氣體的排出量和環(huán)境溫度有關(guān),溫度越高排出量就越大。蓄電池的排氫和排酸氣的量,影響條件復(fù)雜,至今沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確地計(jì)算方法。
目前的測(cè)試是依據(jù)IEC60896-2004的試驗(yàn)方法,在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)量。測(cè)試結(jié)果為2mL/100Ah/h。
7 機(jī)房精密空調(diào)電池開關(guān)的設(shè)計(jì)與選型
機(jī)房精密空調(diào)的電池開關(guān)需要依據(jù)機(jī)房精密空調(diào)的電氣參數(shù)及電池配置來(lái)選擇,電池開關(guān)應(yīng)選擇直流斷路器。不同品牌不同型號(hào)的機(jī)房精密空調(diào),其電池的配置節(jié)數(shù)通常是不一樣的,所以需要依據(jù)具體的機(jī)房精密空調(diào)參數(shù)來(lái)進(jìn)行電池開關(guān)放電電流的計(jì)算,放電電流的通用計(jì)算公式為
上式中的1.75為假定的單體電池放電保護(hù)電壓。這一計(jì)算出來(lái)的I電池值是所有電池組的總放電電流。
但是,數(shù)據(jù)中心機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)通常都配置有至少兩組以上的電池組并聯(lián)為機(jī)房精密空調(diào)供電,最為常見(jiàn)的是配置三組蓄電池。此時(shí),每一分組電池開關(guān)實(shí)際并不需要配置這么大,可以依據(jù)一組電池退出檢修時(shí),恰逢市電中斷,余下的兩組電池需要承擔(dān)額定負(fù)載來(lái)選擇電池開關(guān),因此可依據(jù)每一組電池開關(guān)的最大放電電流為I電池/2來(lái)選擇分組電池開關(guān)的容量,如總開關(guān)是1000A,則分開關(guān)可選擇500A。
為了保持機(jī)房精密空調(diào)應(yīng)急狀態(tài)情況下能斷開電池總開關(guān)和在直流母線電壓沒(méi)有建立時(shí)禁止電池合閘,這一總開關(guān)需要配置脫扣線圈附件,常用的脫扣電壓可選的為AC/DC24/48/110V,根據(jù)具體選擇機(jī)房精密空調(diào)的要求來(lái)定;同時(shí)應(yīng)配置輔助觸點(diǎn)信號(hào),以便機(jī)房精密空調(diào)能監(jiān)控電池總開關(guān)的狀態(tài)。
為了檢修電池方便與操作維護(hù)安全,這一電池開關(guān)應(yīng)獨(dú)立成柜,并安裝在電池架或柜的一側(cè)。
8 結(jié)束語(yǔ)
剖析：數(shù)據(jù)中心機(jī)房
精密空調(diào)配套蓄電池設(shè)計(jì)，對(duì)蓄電池的工作原理、特性、選配原則、設(shè)計(jì)計(jì)算、安裝、維護(hù)等諸多問(wèn)題,應(yīng)該有充分的了解,這對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命,確保數(shù)據(jù)中心機(jī)房機(jī)房精密空調(diào)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行是十分重要的。蓄電池的長(zhǎng)壽命和穩(wěn)定運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)不停電功能的重要保證。
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