数据中心空调冬季运行问题及应对措施

北方地区冬季室外湿球温度较低，制冷装置运行时，冷凝压力对系统性能有很大影响。当冷凝压力（或冷凝温度）偏高，压缩比增大，压缩机的容积效率减小，造成制冷量减小，耗功率增大。排气温度升高，冷凝压力越高，其不利影响程度越大。冷凝压力偏高的现象主要出现在夏季，这时应尽可能降低冷凝压力，以保证系统运行的经济性和可靠性。

但是，对于全年运行的机房精密空调设备，在冬季运行时，又有可能出现冷凝压力过低的现象。冷凝压力过低时，膨胀阀前后压差太小，膨胀阀容量减小导致系统制冷剂供液能力不足，蒸发器缺液，系统制冷量大幅度下降，空调机组低压保护。因此，必须将冷凝压力控制在合理范围内，否则会使制冷装置频繁的低压报警或吸气压力低报警等故障。

为避免冷却水系统冬季运行风险，可以从冷却塔设备、冷却塔运行策略及末端管路设置方面入手，通过设备侧防冻、冷却塔启停及管路优化设计来避免冬季运行风险，具体如下：

常年运行或部分时间段运行的场合防冻有两部分:喷淋水系统和内部循环水系统(软化水)。喷淋水系统的防冻问题通常在积水盘内增加电加热器，一般在喷淋水低于5℃时开启，8℃以上停掉。温度探头将信号传递至控制柜，自动控制电加热器的启停。电加热器的功率选择依据循环水量和外界气温确定。

内部循环水系统的防冻可以加乙二醇溶液或者增加电加热设备。乙二醇溶液的冰点温度要求选在当地历史最低温度以下。对于较大的冷却系统场合，可以考虑挖水池将喷淋水入其内，能够节约因电加热运行的耗电费用。以上防冻措施具体做法如下：

1）设热水旁路水管：在冷却塔的进水管上接旁路水管通到集水池，使旁路回水与集水池中原有冷水混合，调节池水温度，使池水温度上升，达到防冻的目的。引入旁路水管要求在机组启动时先开循环水泵，使少量的循环水在管线中流动，不经填料散热，直接进入集水池，加热管道和集水池中的水。这样做的好处在于防止无热负荷和热负荷很小的循环水经过填料后结冰，从而起到保护停用的冷却塔和对应的管线免受冻害的作用。同样，在机组停运时，先停冷却塔后停循环水泵，也是为了避免发生上述同样的结冰问题。此外，调节阀门开度的大小，直接影响进入运行的冷却塔循环水量，属于变相的热水旁路调节法。

2）设置蒸汽伴热; 北方地区蒸汽取用方便、冷凝潜热大、温度易于调节，因此，蒸汽伴热也是一种有效的保温及防冻化冰措施，被广泛应用于各种工程建设中。其工作原理是利用伴热媒体散发的热量，通过直接或间接的汽水热交换来补充被伴热体的热损失，达到升温、保温或防冻的要求。用于冷却塔防冻的蒸汽伴热，是从蒸汽管路引一支蒸汽管至冷却塔的集水池，在集水池底部做盘管，蒸汽通过管路进入集水池中蒸汽盘管，通过汽水换热，使池水升温，达到防冻的目的。

3）使用电加热处理: 当环境温度只有0℃左右，可以考虑在管路上或循环水箱上加电加热器或其它热源，来提高闭式冷却塔的表面温度，从而达到防冻的目的。

4）在冷却塔的进风口设挡水板: 在冷却塔进风口一侧塔壁，有相当一部分水沿塔壁流下，在进风口处结冰。为防止这种情况发生，在塔壁内侧设置挡水板，与塔壁成30~45 度角，使冷水不沿塔壁入池内，防止进风口一侧塔壁结冰。

5）在冷却塔的进风口悬挂挡风板: 冬季运行时，在冷却塔的进风口处悬挂挡风板，防止冷空气侵入塔内，避免了该区域水流受到外界冷空气侵袭，维持了进风口温度，进而消除进风口处的挂冰现象。挡风板的安装和拆卸应根据当地的气候条件、风力风向，以及冷却塔内部结冰情况及时调整，既可安装迎风面半圈，也可仅安装上层部位或者全塔安装。淋水装置处的气温应控制在0℃以上，池水温度在10~ 15℃以上，并且不出现大量的结冰现象为宜。根据挡风板的生产工艺，挡风板的高度一般不超过 3m，宽度不大于0.88m。挡风板的结构应便于机械和人工安装、拆卸。

6）采用“防冰环”: 所谓“防冰环”就是在冷却塔配水系统的外围、进风口内上侧加设环形防冻喷水管，在管子的下部均匀连接若干支管，向塔内喷射热水，这样在冷却塔进风口处形成一道热水幕帘，阻碍冷风进入，同时切割进风口处的冰帘、冰柱，防止其增大。“防冰环”的热水来自循环水给水管。

具体的做法是：从循环水给水管上引出两根防冻管，分别沿塔内壁向相反方向做环管，各负担二分之一塔的喷水量，并在结合处各自将管封堵。同时从“防冰环”的下端引出若干支管，沿塔的周围均匀分布，形成喷水管。喷水管一般为分段的圆弧管，各管段不相通。“防冰环”中的水流量由加装在该管上面的温控阀来控制。

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