【HVAC】數據中心空調冬季運行問題及應對措施

                                                                           日期:2024-01-11     來源:數據中心運維管理    

                                                                               北方地區冬季室外濕球溫度較低,制冷裝置運行時,冷凝壓力對系統性能有很大影響。當冷凝壓力(或冷凝溫度)偏高,壓縮比增大,壓縮機的容積效率減小,造成制冷量減小,耗功率增大。排氣溫度升高,冷凝壓力越高,其不利影響程度越大。冷凝壓力偏高的現象主要出現在夏季,這時應盡可能降低冷凝壓力,以保證系統運行的經濟性和可靠性。
                                                                         
                                                                               但是,對于全年運行的機房精密空調設備,在冬季運行時,又有可能出現冷凝壓力過低的現象。冷凝壓力過低時,膨脹閥前后壓差太小,膨脹閥容量減小導致系統制冷劑供液能力不足,蒸發器缺液,系統制冷量大幅度下降,空調機組低壓保護。因此,必須將冷凝壓力控制在合理范圍內,否則會使制冷裝置頻繁的低壓報警或吸氣壓力低報警等故障。
                                                                         
                                                                               為避免冷卻水系統冬季運行風險,可以從冷卻塔設備、冷卻塔運行策略及末端管路設置方面入手,通過設備側防凍、冷卻塔啟停及管路優化設計來避免冬季運行風險,具體如下:
                                                                         
                                                                               常年運行或部分時間段運行的場合防凍有兩部分:噴淋水系統和內部循環水系統(軟化水)。噴淋水系統的防凍問題通常在積水盤內增加電加熱器,一般在噴淋水低于5℃時開啟,8℃以上停掉。溫度探頭將信號傳遞至控制柜,自動控制電加熱器的啟停。電加熱器的功率選擇依據循環水量和外界氣溫確定。
                                                                         
                                                                               內部循環水系統的防凍可以加乙二醇溶液或者增加電加熱設備。乙二醇溶液的冰點溫度要求選在當地歷史最低溫度以下。對于較大的冷卻系統場合,可以考慮挖水池將噴淋水入其內,能夠節約因電加熱運行的耗電費用。以上防凍措施具體做法如下:
                                                                         
                                                                               1)設熱水旁路水管:在冷卻塔的進水管上接旁路水管通到集水池,使旁路回水與集水池中原有冷水混合,調節池水溫度,使池水溫度上升,達到防凍的目的。引入旁路水管要求在機組啟動時先開循環水,使少量的循環水在管線中流動,不經填料.html'>填料散熱,直接進入集水池,加熱管道和集水池中的水。這樣做的好處在于防止無熱負荷和熱負荷很小的循環水經過填料后結冰,從而起到保護停用的冷卻塔和對應的管線免受凍害的作用。同樣,在機組停運時,先停冷卻塔后停循環水泵,也是為了避免發生上述同樣的結冰問題。此外,調節閥門開度的大小,直接影響進入運行的冷卻塔循環水量,屬于變相的熱水旁路調節法。
                                                                         
                                                                               2)設置蒸汽伴熱; 北方地區蒸汽取用方便、冷凝潛熱大、溫度易于調節,因此,蒸汽伴熱也是一種有效的保溫及防凍化冰措施,被廣泛應用于各種工程建設中。其工作原理是利用伴熱媒體散發的熱量,通過直接或間接的汽水熱交換來補充被伴熱體的熱損失,達到升溫、保溫或防凍的要求。用于冷卻塔防凍的蒸汽伴熱,是從蒸汽管路引一支蒸汽管至冷卻塔的集水池,在集水池底部做盤管,蒸汽通過管路進入集水池中蒸汽盤管,通過汽水換熱,使池水升溫,達到防凍的目的。
                                                                         
                                                                               3)使用電加熱處理: 當環境溫度只有0℃左右,可以考慮在管路上或循環水箱上加電加熱器或其它熱源,來提高閉式冷卻塔的表面溫度,從而達到防凍的目的。
                                                                         
                                                                               4)、在冷卻塔的進風口設擋水板: 在冷卻塔進風口一側塔壁,有相當一部分水沿塔壁流下,在進風口處結冰。為防止這種情況發生,在塔壁內側設置擋水板,與塔壁成30~45 度角,使冷水不沿塔壁入池內,防止進風口一側塔壁結冰。
                                                                         
                                                                               5)在冷卻塔的進風口懸掛擋風板: 冬季運行時,在冷卻塔的進風口處懸掛擋風板,防止冷空氣侵入塔內,避免了該區域水流受到外界冷空氣侵襲,維持了進風口溫度,進而消除進風口處的掛冰現象。擋風板的安裝和拆卸應根據當地的氣候條件、風力風向,以及冷卻塔內部結冰情況及時調整,既可安裝迎風面半圈,也可僅安裝上層部位或者全塔安裝。淋水裝置處的氣溫應控制在0℃以上,池水溫度在10~ 15℃以上,并且不出現大量的結冰現象為宜。根據擋風板的生產工藝,擋風板的高度一般不超過 3m,寬度不大于0.88m。擋風板的結構應便于機械和人工安裝、拆卸。
                                                                         
                                                                               6)采用“防冰環”: 所謂“防冰環”就是在冷卻塔配水系統的外圍、進風口內上側加設環形防凍噴水管,在管子的下部均勻連接若干支管,向塔內噴射熱水,這樣在冷卻塔進風口處形成一道熱水幕簾,阻礙冷風進入,同時切割進風口處的冰簾、冰柱,防止其增大?!胺辣h”的熱水來自循環水給水管。
                                                                         
                                                                               具體的做法是:從循環水給水管上引出兩根防凍管,分別沿塔內壁向相反方向做環管,各負擔二分之一塔的噴水量,并在結合處各自將管封堵。同時從“防冰環”的下端引出若干支管,沿塔的周圍均勻分布,形成噴水管。噴水管一般為分段的圓弧管,各管段不相通?!胺辣h”中的水流量由加裝在該管上面的溫控閥來控制。

                                                                         
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