冬季运行冷却塔选用和其结冰现象研究和解决

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1、冬季运行冷却塔选用和其结冰现象研究和解决　　摘要:通过对冷却塔的工作原理和类型的分析，论述了数据中心空调系统冬季自由冷却工况下运行的冷却塔的选用方法；结合具体情况对不同形式的开式冷却塔，冬季运行中的结冰现象，进行原因分析，并提出相应的解决措施。关键词：冷却塔类型，冬季运行，自由冷却，结冰现象，解决措施目前，随着国内数据中心云终端存储器出租业务蒸蒸日上，因而数据中心机房项目大量上马，而一些数据机房对于冷却塔的选型、施工及后期运维特有的问题逐渐突出。其中由于数据机房中数据机柜数量众多且排列密集，设备显热负荷比较大，因而冬季依然需要中央空调系统常态运行提供冷冻水，故冷却水循环系统也要保证

2、系统运行，。在北方冬季室外温度低于-5℃，在东北某些地区甚至低至-30℃。在投资费用允许的情况下，建议选用闭式冷却塔，可以有效的避免冷却塔结冰问题。但通常在投资费用有限的情况下，闭式冷却塔投资费用较高，一般为开式塔的4~6倍，甚至更高，建设单位从投资费用的考虑，多选用开式冷却塔。开式冷却塔冬季运行，有可能需要冷却塔冬季在自由冷却工况下运行，不论是横流塔还是逆流塔，都必然会出现结冰现象。9一、冷却塔的原理及分类冷却塔是利用空气和冷却介质的接触，通过蒸发作用来散去工业生产或制冷工艺过程中产生的废热的一种设备。由于在所有液体和固体中，水的比热容最大，为4.18J/(g.℃)。所以通常使用

3、水作为热交换介质。工业生产或制冷工艺过程中，冷却设备通过冷却水等介质吸收废热，使介质升温；再使冷却水等介质与空气接触，散热冷却并循环利用。冷却水的循环过程，就是废热通过冷却水与空气进行的有效热交换过程。冷却塔的作用是把吸收废热后的高温冷却水在塔内与空气热交换，使废热交换给空气再排入大气。9由于冷却水的冷却主要是由蒸发散热和对流散热两个过程共同作用的结果。蒸发散热是水在冷却塔内形成大小水滴或极薄水膜，当与不饱和空气接触时，使部分水蒸发，水汽从水中带走汽化所需热量，从而使水冷却。蒸发量与空气湿度有关，湿度低，湿球温度低时蒸发散热则增大。对流散热是水与空气对流接触时，如果空气温度低于水温

4、，则水中的热量会直接传给空气，使空气温度上升，水温降低。二者温差越大，传热效果越好。春、夏、秋三季室外气温较高，表面蒸发起主要作用，酷夏时蒸发散热量可达总散热量的90%，故蒸发损失水量最大，系统需补充水量最多。在冬季，由于气温降低，对流散热的作用增大，从夏季的10%～20%增加到40%～50%，严寒天气甚至可增加到70%左右，故冬季蒸发损失水量减少，补充水量也就随之降低。冷却塔中冷却水的冷却效率与空气的湿球温度密切相关，其效率系数可用以下公式表示：当进塔和出塔水温确定时，出塔水温越接近湿球温度τ，效率系数η数值就越高。而湿球温度τ由空气干球温度与空气湿度所影响。冷却塔应用在空调冷却

5、系统中，一般有以下几种类型：根据冷却塔的材质一般分为钢制冷却塔和玻璃钢冷却塔。玻璃钢冷却塔塔体材料是玻璃钢，一般为圆形逆流塔，具有造价低及安装方便的特点，但由于维护不便且处理水量较小（一般小于1000t/h），因此数据中心空调冷却系统冷却塔一般选用钢制冷却塔。9根据进行热交换的填充介质，一般分为开放式冷却塔（开式塔）和密闭式冷却塔（闭式塔）。开式塔的热交换材料为PVC填料，而闭式塔则使用铜管。薄壁铜管散热性能相较PVC填料要好，因此整体散热效率更加优秀。闭式塔的铜管与冷冻机的热交换器（铜管）连接在一起，形成一个封闭的循环系统，因此而得名。闭式塔循环系统防止了空气中的硫化物、灰尘及微

6、生物等对系统的腐蚀，免除了冷冻机的除垢，节约冷冻机运行用电，增长冷冻机运行寿命。比较适于水冷热泵系统。但由于闭式塔的造价比开式塔高4~6倍，甚至更高，因此，在选用前要综合考虑冷却塔的性价比等多方面因素，通常情况下会选用开放式冷却塔。根据热水与空气的接触方式分为湿式冷却塔（湿式塔）和干式冷却塔（干式塔）。一般在缺水地区，或在系统补水困难的情况下选用干式塔。干式塔水（或乏汽）与空气的热交换，是通过金属管组成的散热器表面传热，将管内的水或乏汽的热量传输给散热器外流动的空气。干式塔的热交换效率比湿式塔低，冷却的极限温度是空气的干球温度。冷却塔中空气流过高温冷却水表面，与高温冷却水直接接触，

7、通过接触散热和蒸发散热，把高温冷却水中的热量交换给空气，并使冷却水降温的，是一种较常用的冷却方式，被称为湿式冷却塔。湿式冷却塔的热交换效率较高，冷却水通过热交换所能达到的极限温度是空气的湿球温度。因此，在数据中心冷却系统中，通常会选用湿式冷却塔。9根据热水与空气的流动方向分为横流冷却塔（横流塔）和逆流冷却塔（逆流塔）。横流塔一般为钢制，两侧为进风口，顶部为风机，热水通过上水管由塔上方两侧进入冷却塔，通过位于填料上方的管式配水系统，将热水洒向填料，填使热水在重力作用下，