論空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

石云霞

【摘 要】 水體具有很大的比熱物理特性，是良好的冷媒，因此，空調(diào)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)多是利用自來水作為冷卻的載體，迅速帶走制冷機(jī)組壓縮機(jī)轉(zhuǎn)移的熱量。本文著重探討一下空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。

【關(guān)鍵詞】 空調(diào)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

空調(diào)系統(tǒng)管路錯(cuò)綜復(fù)雜，循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)以整體的形式安裝在一個(gè)經(jīng)防腐處理的金屬機(jī)箱內(nèi)，直接固定于系統(tǒng)的機(jī)房就進(jìn)測量、便于觀察的墻壁上，水路，電路經(jīng)過防水接頭連接分別進(jìn)入干箱和濕箱。因?yàn)樗w具有很大的比熱物理特性，是良好的冷媒，因此，空調(diào)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)多是利用自來水作為冷卻的載體，迅速帶走制冷機(jī)組壓縮機(jī)轉(zhuǎn)移的熱量。本文著重探討一下空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。

1.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

1.1靈活性

冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具有的特點(diǎn)是減少或避免與安裝新設(shè)備有關(guān)的系統(tǒng)停運(yùn)。這些特點(diǎn)應(yīng)適用于集中站房內(nèi)的冷卻系統(tǒng)和建筑物內(nèi)的冷水管路構(gòu)架，其中一些特點(diǎn)包括為以后的設(shè)備，如水冷式機(jī)架、集中式空調(diào)器、計(jì)算機(jī)房空調(diào)器與集中站房設(shè)備等安裝時(shí)需預(yù)留管道閥門和管蓋。集中站房應(yīng)考慮在負(fù)荷增加時(shí)能添加冷水機(jī)組、水泵與冷卻塔。全面的靈活性時(shí)常會(huì)受到集中站房內(nèi)管道分布系統(tǒng)的限制。當(dāng)數(shù)據(jù)中心在線后，從避免運(yùn)行中斷和實(shí)施費(fèi)用的角度看，一般禁止用改變管道尺寸的方法去求得容量增加。

1.2可擴(kuò)展性

冷卻系統(tǒng)需要有擴(kuò)展能力，以適應(yīng)負(fù)荷增加。建筑物內(nèi)的管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)能支持建筑物內(nèi)的冷負(fù)荷密度。還需考慮水泵的能耗、系統(tǒng)的靈活性和冷水儲(chǔ)存，以確定總投資。機(jī)房應(yīng)有足夠的空間供未來的冷水機(jī)組、水泵和冷卻塔之用。機(jī)房內(nèi)冷水和冷卻水系統(tǒng)的分、集水器的大小，從運(yùn)行的第一天起到容量增加，以及達(dá)到未來的規(guī)劃容量，應(yīng)都能很好地適應(yīng)其變化。

1.3便捷性

冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)安裝方便，位置可見、易近。設(shè)計(jì)者應(yīng)提供維護(hù)與操作閥門、控制裝置、傳感器和大型設(shè)備所需的通道。在集中機(jī)房內(nèi)，可設(shè)置升降機(jī)、吊車、起重機(jī)等，用于搬動(dòng)重的設(shè)備和部件。冷水管與冷卻水管的走向應(yīng)避免與冷卻系統(tǒng)的設(shè)備搬動(dòng)發(fā)生沖突；像水泵、冷水機(jī)這類機(jī)械設(shè)備的布置，應(yīng)方便徹底更換；切斷閥門的位置也必須能在更換時(shí)不便服務(wù)中斷。因此，它們的布置與整個(gè)管路系統(tǒng)的集成是非常重要的。

2. .空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1水冷卻

水冷卻的方法采用一套復(fù)雜的外置冷卻系統(tǒng)，通過機(jī)架內(nèi)一個(gè)閉合回路水冷系統(tǒng)對(duì)電子元件進(jìn)行冷卻，供水和排水管道布滿整個(gè)數(shù)據(jù)中心。這種緊湊型的系統(tǒng)能夠減少空氣流過的路徑，從而減少了風(fēng)扇的能耗。這種緊湊型散熱方法最大程度上降低甚至是完全消除了冷熱空氣的混合，解決當(dāng)前數(shù)據(jù)中心大幅增長的能耗成本的問題。

2.2安裝傳感器

在回水母管循環(huán)水泵的前方，設(shè)置一個(gè)引流口，通過一個(gè)針形調(diào)節(jié)閥引出一個(gè)很小的水樣，濾除較大的顆粒膠體或雜質(zhì)進(jìn)入測量裝置，有效延長傳感器的維護(hù)周期，流經(jīng)電導(dǎo)池測量裝置之后另一端與大氣開放進(jìn)入積水槽，這個(gè)測量旁流流量僅有100-300mL/min，這個(gè)水量與冷卻塔蒸發(fā)和風(fēng)吹損失水量相比顯得微不足道。冷卻水管理系統(tǒng)的整體機(jī)箱盡可能與取樣點(diǎn)的距離就近安裝，水樣進(jìn)入流通測量裝置后，可以再通過流通裝置上的兩調(diào)節(jié)閥進(jìn)行微調(diào)，使出水到集水槽末端口的流量控制在200-400mL/min之間，又因?yàn)榱魍ㄑb置的出水口與大氣相通，傳感器不承受壓力會(huì)使得傳感器的運(yùn)行更加平穩(wěn)、使用壽命明顯延長很久。因?yàn)檠h(huán)水水質(zhì)的老化是一個(gè)緩慢的進(jìn)程，不存在測量數(shù)據(jù)滯后的問題，測量裝置和儀表直接安裝在一個(gè)壁掛的箱體內(nèi)，由于就近測量減少了很多干擾的可能，檢查維護(hù)顯然十分方便。加強(qiáng)循環(huán)冷卻水的運(yùn)行管理是空調(diào)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，延長設(shè)備使用壽命的重要環(huán)節(jié)，而通過電導(dǎo)率的變化控制循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)有科學(xué)依據(jù)的排污、換水又是節(jié)省水力資源的優(yōu)先手段，可以有效的避免過量的排污造成水源的浪費(fèi)，加大廢水處理的投入，減少藥劑的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)高效、低耗、節(jié)能運(yùn)行。

2.3設(shè)置排污管

排污管采用插入母管的形式安裝，已獲得最大的固定強(qiáng)度，靠近母管的附近設(shè)置一個(gè)高壓截止閥，供檢修時(shí)關(guān)閉水源。排污管路一般在工程施工的過程已經(jīng)預(yù)留，電導(dǎo)率濃縮倍數(shù)超標(biāo)排污是由循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)來自動(dòng)驅(qū)動(dòng)完成的，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)置的濃縮倍數(shù)的上限時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)排污。在遭遇低氣壓引起的循環(huán)水溫度很難降下來的工況下，循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)的溫度傳感器檢測到持續(xù)超溫之后自動(dòng)啟動(dòng)超溫緊急換水程序，這項(xiàng)功能系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)組態(tài)指向排污，啟動(dòng)同一個(gè)電磁閥實(shí)現(xiàn)緊急排污。由于靜態(tài)水壓取決于建筑物的高度，循環(huán)水的壓力可能會(huì)很高，必須選擇先導(dǎo)型電磁閥，并充分的考慮電磁閥的耐受壓力等級(jí)。如果空調(diào)具有利用谷電制冰水功能，當(dāng)出現(xiàn)持續(xù)超溫狀況時(shí)，還能自動(dòng)啟動(dòng)冰水熱交換功能的循環(huán)，以最快的速度平抑熱負(fù)荷過載。

2.4測量取樣管

取樣管采用1/2無縫鋼管焊接，母管里面的開口迎向水流，避免沿管壁形成的雜質(zhì)進(jìn)入取樣管線，增加內(nèi)部過濾器的負(fù)荷。針形閥上方一定要設(shè)置截止閥以便于維修。

2.5信號(hào)傳輸設(shè)計(jì)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)具有流量統(tǒng)計(jì)功能，在排污口和補(bǔ)水口安裝兩臺(tái)電磁流量變送器，將信號(hào)傳遞給管理系統(tǒng)，可以獲得整整一個(gè)運(yùn)行季節(jié)的排污量統(tǒng)計(jì)，補(bǔ)水量統(tǒng)計(jì)，蒸發(fā)損失量統(tǒng)計(jì)，能夠提供一個(gè)運(yùn)行季節(jié)的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的分析數(shù)據(jù)，對(duì)于提升運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性管理至關(guān)重要。為補(bǔ)充緩釋阻垢藥劑的補(bǔ)充與投加提供了數(shù)據(jù)支持，管理系統(tǒng)的內(nèi)部可以自動(dòng)依據(jù)每噸水量需要補(bǔ)充的藥劑數(shù)量，或者通過藥劑的濃度比例自動(dòng)算的補(bǔ)充藥劑數(shù)量，換算成計(jì)量泵的動(dòng)作時(shí)間或脈沖數(shù)量，這一功能完全實(shí)現(xiàn)了藥劑投加的量化管理，及節(jié)省藥劑成本，又能有效的避免藥劑的不足引發(fā)的運(yùn)行隱形事故，有效地延長設(shè)備的使用年限。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)安裝排污或補(bǔ)水流量計(jì)時(shí)充分的考慮到系統(tǒng)的壓力不確定性，安裝距離的不確定性，而選擇電磁流量計(jì)做配套，使用遠(yuǎn)傳信號(hào)做信息傳輸。

2.6整體化機(jī)箱

循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)采用集成的模式，將電化學(xué)專業(yè)測量、人機(jī)界面、熱工測量，組態(tài)控制、專業(yè)軟件，通信軟件，取樣流通等技術(shù)全部整合成為一個(gè)整體的弱電系統(tǒng)，形成一個(gè)系統(tǒng)化的整機(jī)，系統(tǒng)具有很好的兼容性和穩(wěn)定性，客戶能夠通過一站式采購得到成套管理系統(tǒng)，并且有制造商提供技術(shù)支持和商業(yè)培訓(xùn)，在產(chǎn)品升級(jí)換代時(shí)可以得到相應(yīng)的升級(jí)。循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)分為干箱和濕箱兩個(gè)部分，干箱內(nèi)部是電子系統(tǒng)，濕箱內(nèi)部是取樣流通、過濾裝置。所有的測量都在濕箱完成，僅需將水樣的管路進(jìn)行連接就可以了；干箱內(nèi)部集合了全部測量和控制系統(tǒng)。

結(jié)束語

綜上所述，冷卻水的設(shè)計(jì)僅是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一部分，采用綜合控制系統(tǒng)，可以使工程施工更加輕松，循環(huán)水系統(tǒng)得到更多的保護(hù)和監(jiān)控，確?？照{(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡磊，盧軍，陳明，王曦，曾永攀.集中空調(diào)冷卻水變流量節(jié)能研究[J].暖通空調(diào).2011.09.

[2] 崔景立.空調(diào)循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)若干問題探討[J].給水排水.2011.04.

[3] 王玨.民用建筑中用戶冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討[J].給水排水.2011.02.

[4] 蔣星杰.淺析空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題[J].建材發(fā)展導(dǎo)向.2011.17.

（作者單位：沈陽華維工程有限公司）