| 摘要：电子信息系统机房（数据中心）项目需要常年制冷，并且冷量变化不大，冷冻水系统、冷却水系统是保证机房连续供冷的两个关键环节。为了节约能源，当制冷系统采用水冷冷冻水机组+自由冷却系统时，有制冷、预冷、自由冷却三种运行模式。此系统中冷却塔设计参数的选择有一定特殊性。 |
结合以上各项参数，对冷却塔冬季与夏季各个参数的选择加以说明：
夏季冷却塔循环水量：冷冻机制备冷冻水需要的冷量加上冷冻机输入功率，折算的循环水量。
夏季冷却塔出水温度：结合冷冻机选型工况确定，与当地湿球也有关系。冷却塔出水温度与湿球温度之差越大，冷却塔降温越容易，选择的塔型越小。
夏季冷却塔进水温度：结合冷冻机选型工况确定，一般进水、出水温差为5℃~6℃。
夏季设计湿球温度：根据当地气象参数以及冷却塔冷却效果保证率确定。
冬季冷却塔循环水量：冷冻机不工作情况下，仅为制备冷冻水需要的冷量折算的循环水量。
冬季冷却塔出水温度：结合冷冻水供水温度确定。有自由冷却需求的系统中，采用板式换热器换热时，一般比冷冻水供水温度低1.5℃~2℃。
冬季冷却塔进水温度：结合出水温度确定，一般进水、出水温差为5℃~6℃。
冬季设计湿球温度：根据当地气象参数设计选定的计算温度。
2.4设计湿球温度和冷却塔出水温度之间的关系。
湿球温度代表在某一地点某一时间，水通过蒸发所能达到的最低温度。即水在冷却塔中可能被冷却到的最低温度，也就是冷却塔出水温度的最低极限值。冷却塔出水温度实际上不能等于或低于湿球温度，一般情况下冷却塔出水温度需高于湿球温度3℃以上，即逼近度（ApproachTemperature，指冷却水塔出水温度与外气湿球温度之差值）大于3℃。逼近度越小冷却塔出水温度越难达到。
2.5冷却塔冬季设计湿球温度的选择。
电子信息系统机房项目采用水冷冷冻水机组+自由冷却系统，冬季冷却塔设计湿球温度的选择是比较关键的参数。确定这个湿球温度的意义在于，达到这个湿球温度和低于这个湿球温度时，系统就能够自由冷却。冬季能够使用自由冷却的天数越多，节约的电能就越多。但是在需要冷量不变情况下，湿球温度定的高，与冷却塔出水温度之间差值越小，即逼近度越小，冷却塔选型就会大，初次投资就会增加。
相反湿球温度定的低，冷却塔塔型就会小些，冬季能够达到天数就少，能够使用自由冷却的天数就少，节约电能的天数就少。所以冬季湿球温度的选择，需要根据当地气象参数，结合具体项目冷冻水需要水温情况、项目初次投资和运行费用预期等具体情况分析确定。
电子信息系统机房项目，冷却塔冬季运行出水温度是结合冷冻水供水温度确定的，一般比冷冻水供水温度低1.5℃~2℃。冬季冷却塔设计采用的湿球温度比需要的冷却塔出水温度低4℃~5℃左右，这样既能控制初次设备投资又能做到节约日后运行费用。
2.6冷却塔冬季和夏季运行参数的校核
一般情况下，有自由冷却要求的冷却水系统，应按照冬季冷却塔运行参数选塔，再对夏季运行工况进行校核。在满足冷却塔出水温度、进水温度和夏季湿球温度情况下，该塔制冷能力有很大富裕量，有时富裕量能高达80~100%。因此有自由冷却需求的系统中冬季才是冷却塔选型的主要工况。
2.7冷却塔塔型选择
由于电子信息系统机房项目冷却塔是按照冬季工况选型，在塔型选择上，最好选用小塔型，多台组合使用，并且变频控制风机转速。比如按照冬季运行工况选择两台或是三台冷却塔并联使用对应一台冷冻机，在夏季可以变频控制风机运行或是在适当时候停止一台冷却塔风机，既能满足夏季运行工况，又能减少电能消耗。冬季当湿球温度比较低时，在保证冷却塔出水温度满足使用要求的情况下，风机也可以变频运行甚至在温度比较低时停止一台风机运行。
3.冷却水系统补水可靠性
3.1可靠补水的需求
电子信息系统机房的规模和重要性差异较大，有几万平方米的机房，也有几十平方米的机房。一万平方米的机房，冷却水循环系统水量每小时约为6000~8000吨。当采用开式冷却塔时，冷却塔补水量大约为每小时100吨。由于机房环境要求冷却水供应系统不能间断，冷却塔补水虽然可以短时间间断，但也需要考虑冷却塔补水可靠性问题。电子信息系统机房项目，市政最好能有双路供水或有条件的设置自备井作为备用供水源。
3.2补水池的设置
一般电子信息系统机房项目的都会考虑设置补水池，贮存冷冻水系统补水、冷却塔用补水等生产用水。补水池容积需要根据机房重要性及该地区市政供水情况来确定，一般可采用8~12小时的补水量。对于重要性和等级比较高的机房项目以及经常发生断水情况的地区，水池容积最好不小于24小时补水量。
4.其他问题
开式冷却塔冬季使用时进风口处结冰现象是经常发生的，结冰会影响到进风量，从而影响冷却效率。如何避免或是尽量减少结冰，是冷却塔厂商需要解决的技术问题。
一般电子信息系统机房项目要求有备用机组，冷却塔也需要与冷冻机对应设置备用机，并且为热备，要求能够随时启动，立刻投入运行。为保证冬季备用冷却塔能够随时启动，塔盘需要有水，北方地区就需要设置塔盘电加热棒，管道也需要设置保温电伴热系统。
总结
在水冷冷冻水机组+自由冷却系统中，冷却塔设计应以冬季工况为控制参数。冬季设计湿球温度比需要的冷却塔出水温度低4℃左右，既能控制初次设备投资，又可以节约后期运行费用。
水冷冷冻水机组+自由冷却系统运行模式可以靠冷却塔出水温度控制，设冷却塔出水温度为T，冷冻水系统供水温度为t1，冷冻水系统回水温度为t2。当T＞（t2-1.5℃）时，系统为制冷模式运行。当（t1-1.5℃）＜T≤（t2-1.5℃），系统为预冷模式运行。当T≤（t1-1.5℃）时，系统进入自由冷却模式运行。通过监测冷却塔出水温度，选用适当的运行模式，可以节约运行能耗。
作者介绍：世源科技工程有限公司 王满 张志平 邹洪
责任编辑：kelly
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