在中(zhong)國北方現(xian)有(you)的(de)(de)數據(ju)中(zhong)心(xin)中(zhong)，冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)是(shi)(shi)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)機(ji)組的(de)(de)常用設(she)備。因(yin)為(wei)在數據(ju)中(zhong)心(xin)IT設(she)備全年不(bu)間斷運行，負(fu)載穩(wen)定(ding)，幾乎(hu)沒(mei)有(you)周期性(xing)變化。因(yin)此，數據(ju)中(zhong)心(xin)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)機(ji)組需要(yao)全年運行IT設(she)備提(ti)(ti)供冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)能力。冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)結(jie)冰(bing)是(shi)(shi)華北冬(dong)季(ji)室(shi)外(wai)溫度(du)低(di)于零度(du)的(de)(de)常見現(xian)象。如何有(you)效降低(di)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)的(de)(de)結(jie)冰(bing)率，提(ti)(ti)高冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)的(de)(de)運行效率，降低(di)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)系(xi)統(tong)的(de)(de)運行能耗?本文以(yi)開放式散流冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)為(wei)例，分享(xiang)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)結(jie)冰(bing)的(de)(de)原因(yin)、冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)塔(ta)的(de)(de)除冰(bing)方法及注意事(shi)項(xiang)。

一.冬季制冷機組運行模式

為了充分(fen)利用(yong)自(zi)然冷(leng)(leng)源(yuan)，當室外(wai)濕球溫度達到定(ding)制運(yun)行(xing)條件時，關(guan)閉冷(leng)(leng)卻器，選擇冷(leng)(leng)卻塔中國北(bei)方現有(you)大(da)中型數(shu)據(ju)中心制冷(leng)(leng)機(ji)組(zu)冬季(ji)運(yun)行(xing)的(de)常見工況是(shi)板換的(de)運(yun)行(xing)方式(shi)。

二.結冰有什么影響

冷(leng)卻塔(ta)(ta)在冬季等非額(e)定工況下運行。如果習慣性地使(shi)用夏季運行的相關性能(neng)參數(shu)來控(kong)制(zhi)和評估冷(leng)卻塔(ta)(ta)，冷(leng)卻塔(ta)(ta)將無法達(da)到預期的換熱效率，并且(qie)由于大量結冰，制(zhi)冷(leng)機組的水溫可(ke)能(neng)會升(sheng)高，導致機房(fang)內部(bu)環(huan)境升(sheng)溫。

集水盤結冰

運行(xing)中的(de)冷卻塔一般容(rong)易在(zai)集水(shui)盤(pan)邊緣結冰，結冰后(hou)水(shui)不再流(liu)動。出水(shui)量(liang)的(de)減少會導(dao)致(zhi)系(xi)統(tong)(tong)供回水(shui)溫差增(zeng)加，冷卻泵的(de)加頻(pin)運行(xing)會增(zeng)加系(xi)統(tong)(tong)的(de)運行(xing)能耗。

水位控制部件和補水管道

浮球閥結(jie)冰會導(dao)致集(ji)水(shui)(shui)盤水(shui)(shui)位(wei)溢流過高;補水(shui)(shui)管道結(jie)冰會導(dao)致集(ji)水(shui)(shui)盤水(shui)(shui)位(wei)過低，系統因(yin)缺水(shui)(shui)而終止運(yun)行(xing)。

冷卻塔填料結冰

填料結(jie)冰(bing)會堵(du)塞進氣口，增(zeng)加風(feng)阻，影(ying)(ying)響冷(leng)卻(que)塔(ta)進氣量，降低(di)冷(leng)卻(que)塔(ta)傳熱能力(li)，提高冷(leng)卻(que)水(shui)出水(shui)溫度，導致風(feng)機頻率增(zeng)加，增(zeng)加系(xi)統運行能耗(hao)。當結(jie)冰(bing)量較大(da)時，會影(ying)(ying)響系(xi)統的正常運行。

填料結(jie)冰(bing)后，如果(guo)用外力鑿(zao)除冰(bing)，容(rong)易(yi)破壞填料的完整(zheng)性，影響冷卻塔(ta)填料的使用壽命。

填料結冰后，除冰增加了維修(xiu)人(ren)員的(de)日常(chang)維修(xiu)工作量，熔冰過程(cheng)中需(xu)要人(ren)工改變系統的(de)運(yun)行方式(shi)，增加了系統運(yun)行的(de)風險。

三.冷卻塔結冰原因及結冰條件分析

·冷(leng)卻塔(ta)的結冰(bing)條件與(yu)室(shi)外(wai)濕球溫度(du)(du)成反比(bi)，濕球溫度(du)(du)越小(xiao)，結冰(bing)越嚴重(zhong);

·根(gen)據冷卻(que)塔(ta)填(tian)料的通風量，冷卻(que)塔(ta)的結冰情況(kuang)與冷卻(que)塔(ta)填(tian)料的通風量呈(cheng)正相關，進風量越(yue)大，結冰越(yue)嚴重;

·冷卻塔結冰(bing)(bing)條件與流過(guo)冷塔填料的水量成(cheng)反比(bi)，水量越(yue)低，結冰(bing)(bing)的概率越(yue)大(da);

·冷(leng)卻塔的結冰(bing)情(qing)況與(yu)流過冷(leng)卻水管(guan)道的熱量消耗成(cheng)反比(bi)，熱量消耗越低，結冰(bing)的概率(lv)越大;

冷卻塔集水盤結冰

一(yi)(yi)種情況(kuang)是(shi)運行中的(de)冷(leng)(leng)卻塔集水(shui)盤(pan)結冰(bing)。雖然集水(shui)盤(pan)中的(de)水(shui)是(shi)循環流動的(de)，但(dan)集水(shui)盤(pan)邊(bian)緣的(de)水(shui)流相(xiang)對(dui)較慢，在低溫環境下容(rong)易結冰(bing)積累。另一(yi)(yi)種情況(kuang)是(shi)，如果預留的(de)冷(leng)(leng)卻塔不打開，整個(ge)集水(shui)盤(pan)很容(rong)易結冰(bing)。

水位控制部件和補水管道

一種(zhong)(zhong)情況是，當(dang)制冷機組負荷較(jiao)大時，長時間的補水(shui)(shui)會(hui)產(chan)生飛濺，補水(shui)(shui)閥的浮(fu)球支撐(cheng)桿(gan)(gan)容(rong)易結(jie)冰(bing)。支撐(cheng)桿(gan)(gan)結(jie)冰(bing)后，補水(shui)(shui)閥關(guan)閉不緊(jin)，集水(shui)(shui)盤水(shui)(shui)位繼續上(shang)升，最終發生溢流。另一種(zhong)(zhong)情況是，當(dang)系統負荷較(jiao)小時，補水(shui)(shui)量較(jiao)小。如(ru)果長時間不補水(shui)(shui)，管道中的水(shui)(shui)不會(hui)流動，管道中的水(shui)(shui)可能會(hui)結(jie)冰(bing)，導(dao)致系統因缺水(shui)(shui)而(er)中斷運行(xing)。

填料結冰

第一種情況是(shi)橫流(liu)塔填料送(song)風側靠近風機(ji)排風側，容(rong)易在(zai)填料送(song)風側上(shang)端產生氣(qi)流(liu)短路，導致(zhi)風機(ji)排出(chu)的冷濕氣(qi)流(liu)回填料進氣(qi)口。當冷濕氣(qi)體冷時，很容(rong)易在(zai)填料進氣(qi)口凝固，長時間積(ji)累，產生冰(bing)(bing)掛甚(shen)至冰(bing)(bing)柱。

第二(er)種情(qing)況是填料(liao)(liao)片(pian)之間的(de)位移.臟堵塞(sai)或(huo)填料(liao)(liao)填料(liao)(liao)片(pian)損壞(huai)，會導(dao)致，水滴粘(zhan)在(zai)填料(liao)(liao)進氣口和塔(ta)上產生冰，容易產生冰掛(gua)甚至冰柱在(zai)填料(liao)(liao)損壞(huai)的(de)位置或(huo)塔(ta)與(yu)填料(liao)(liao)的(de)邊(bian)界(jie)。

第三種情(qing)況(kuang)是冷卻塔(ta)(ta)兩(liang)側布水(shui)器(qi)布水(shui)不均勻，導致(zhi)冷塔(ta)(ta)兩(liang)側水(shui)流量多(duo)，水(shui)流量少，水(shui)流量多(duo)的一側容易漂水(shui)結冰;由于填料上的流水(shui)太小(xiao)，流過填料的風量太大，填料內部結冰。

四.防止冷卻塔結冰

防止冷卻塔集水盤和水位控制部件結冰

適當降低冷卻塔集水(shui)(shui)盤的液位，增加(jia)冷卻泵數(shu)量(liang)，加(jia)快集水(shui)(shui)盤內水(shui)(shui)流速度，可減(jian)緩或防止集水(shui)(shui)盤邊緣結(jie)冰;

為了避(bi)免水位(wei)控制(zhi)部位(wei)的凍結和清(qing)潔(jie)，可以采取人為增加浮球重量的方法，使浮球閥(fa)能夠長期補充(chong)小流量水，防止(zhi)管道閘閥(fa)凍結和清(qing)潔(jie);

當系統熱消耗(hao)超過(guo)設計負荷的(de)50%時，預留冷(leng)卻(que)塔的(de)熱備運(yun)(yun)行相當于增(zeng)加填料的(de)整體換熱面(mian)積，提高冷(leng)卻(que)水的(de)傳(chuan)熱能力，有效降(jiang)低冷(leng)卻(que)塔風機(ji)的(de)運(yun)(yun)行頻率(lv)和冷(leng)卻(que)泵的(de)運(yun)(yun)行頻率(lv)，同(tong)時降(jiang)低集(ji)水盤電加熱器的(de)能耗(hao)

防止填料外結冰的方法

控制出水(shui)(shui)(shui)量，避免冷卻塔填(tian)料(liao)(liao)結冰：在熱(re)量消耗不變的情況下，增(zeng)加出水(shui)(shui)(shui)量(增(zeng)加冷卻水(shui)(shui)(shui)泵的頻率(lv))會降低(di)冷卻水(shui)(shui)(shui)供回水(shui)(shui)(shui)溫(wen)差(cha)，提高通過填(tian)料(liao)(liao)的水(shui)(shui)(shui)溫(wen)，從而降低(di)結冰的可能性(xing)。

根據變頻器(qi)控制(zhi)風(feng)機轉速，降(jiang)(jiang)低空氣(qi)(qi)(qi)流(liu)量，減(jian)少(shao)進氣(qi)(qi)(qi)量，減(jian)少(shao)冷(leng)空氣(qi)(qi)(qi)與冷(leng)卻水(shui)的(de)(de)接(jie)觸(chu)。如有(you)必要，可(ke)增加(jia)擋風(feng)玻璃(li)或擋風(feng)玻璃(li)，以進一(yi)步提高水(shui)溫，從而降(jiang)(jiang)低結冰的(de)(de)可(ke)能性。

 大(da)多數填(tian)料首先從邊(bian)緣結(jie)冰，這(zhe)在(zai)塔(ta)(ta)架(jia)和填(tian)料之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)隙中(zhong)很常見(jian)。根據封堵布水器兩(liang)側的(de)排水口(kou)，可以減少(shao)填(tian)料與塔(ta)(ta)架(jia)之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)隙處的(de)出水量，從而減少(shao)塔(ta)(ta)架(jia)邊(bian)緣的(de)水濺出量，防(fang)止填(tian)料附近結(jie)冰。

室外溫(wen)度(du)低(di)于-10℃，當風機以(yi)最小頻(pin)率運行時，在保(bao)證機房溫(wen)度(du)的(de)前提下，可適當降低(di)冷卻(que)水(shui)(shui)的(de)供(gong)回水(shui)(shui)溫(wen)差，從(cong)而提高冷卻(que)塔的(de)下塔溫(wen)度(du)，防止水(shui)(shui)溫(wen)過(guo)低(di)導致快速結冰。

五.結冰后的處理方法

使用工具外力除冰(bing)：此(ci)方法適用于冰(bing)量小，無塊冰(bing)柱，可(ke)及時發現(xian)和清除。一(yi)旦填充物上(shang)有(you)一(yi)個塊狀的冰(bing)柱，就不建議使用人力。一(yi)方面(mian)，粉碎會(hui)破(po)壞(huai)填料(liao)，另一(yi)方面(mian)，大冰(bing)可(ke)能會(hui)擊中操作人員(如冷卻(que)塔安裝(zhuang)在屋頂上(shang)，大冰(bing)會(hui)破(po)壞(huai)地板的防水(shui)層(ceng))。

如果已(yi)經(jing)形成冰(bing)柱，可以通過(guo)翻轉冷(leng)卻塔風(feng)扇來(lai)熔化冰(bing)。風(feng)機翻轉后，循環水的熱蒸汽(qi)從填料側吹(chui)出，可以快速(su)熔化冰(bing)。以下是應用程序ABB變頻(pin)器(型號)ASC510).散流冷(leng)卻塔，采用風(feng)機翻轉融冰(bing)的操作流程：

冷(leng)卻(que)塔(ta)風(feng)(feng)機(ji)翻(fan)轉前，首先檢(jian)查系統運行情(qing)況，確保系統水溫(wen).機(ji)房工(gong)作(zuo)溫(wen)度在合理范圍(wei)內，無其他異常現象;其次，檢(jian)查冷(leng)卻(que)塔(ta)風(feng)(feng)機(ji)的(de)運行部(bu)件是否松動。

在(zai)熔冰環節，風(feng)機(ji)的翻轉次(ci)數應保持在(zai)25Hz~30Hz兩(liang)者之間，可以快速融冰，最大(da)限度地控制(zhi)浮水(shui)(shui)量。避免大(da)風(feng)將填料中流出(chu)的水(shui)(shui)吹出(chu)塔(ta)體，在(zai)冷卻塔(ta)周圍(wei)的道(dao)路上結冰。

風(feng)(feng)機(ji)翻轉融冰(bing)后(hou)，需要再次檢(jian)查風(feng)(feng)機(ji)運行(xing)部件是否松動。風(feng)(feng)機(ji)恢復運行(xing)后(hou)，需要確保(bao)系統無其他異(yi)常。

如果填(tian)料(liao)結冰(bing)過(guo)多，可(ke)能需(xu)要很長時間才能選(xuan)擇(ze)冷(leng)卻塔風機翻轉的形式，容易造成冷(leng)凍(dong)水(shui)溫度(du)(du)波動，影(ying)響機房(fang)工(gong)作溫度(du)(du)。在這(zhe)種(zhong)情(qing)況下，可(ke)以(yi)通過(guo)打開制冷(leng)機組來快(kuai)速(su)熔化冰(bing)。單(dan)個制冷(leng)裝置BA控(kong)制邏輯擺(bai)脫群體控(kong)制，冷(leng)卻模式選(xuan)擇(ze)冷(leng)卻模式，打開冷(leng)卻器運行，調(diao)整(zheng)冷(leng)卻系統(tong)進(jin)氣閥(fa)的開度(du)(du)，減少冷(leng)卻塔的出水(shui)量，快(kuai)速(su)提(ti)高(gao)系統(tong)冷(leng)卻水(shui)溫度(du)(du)，確保(bao)冷(leng)卻器正常運行，將冷(leng)卻水(shui)溫度(du)(du)提(ti)高(gao)到25℃以(yi)上，可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)熔冰(bing)。

六.冷卻塔除冰注意事項

1.做好除冰過程中的人(ren)員安全防范(fan)工作，戴上頭盔和(he)眼鏡，避免落冰，注(zhu)意周圍環境和(he)樓下行人(ren)，嚴格防止冰塊從樓下撞(zhuang)到路人(ren);

 2.除冰(bing)(bing)后(hou)，及時清理現(xian)場，巡邏過(guo)道及周圍梯子，防止人員因結冰(bing)(bing)而(er)摔倒摔傷。嚴禁直接廢除大冰(bing)(bing)塊地板，以免損壞屋(wu)頂(ding)防水層;

3.當(dang)風機翻轉(zhuan)融(rong)冰時，氣旋逆流會降低冷塔的排熱(re)效果(guo)。為了滿足(zu)系(xi)統(tong)(tong)的需要，有必要增加系(xi)統(tong)(tong)的運行量。此外，風翻轉(zhuan)會導致風扇皮帶盤螺釘松動(dong)(旋轉(zhuan)方向與徑向相反)。每次操(cao)作后，應(ying)擰緊螺釘以避免(mian)皮帶倫脫(tuo)落。

4.在冬季室外自然冷源不能完全使用(yong)，系統(tong)運行能耗高(gao)。

當(dang)冷卻塔在冬季運(yun)行時，合理的(de)運(yun)行方(fang)案和科學的(de)融冰方(fang)法不(bu)僅可以(yi)避免(mian)或降低冷卻塔結冰造成的(de)運(yun)行風險，還可以(yi)提高系(xi)統運(yun)行的(de)能效，增加冷卻塔的(de)壽命。