数据中心(IDC机房)暖通设备-冷却塔介绍
冷却塔性能参数说明
冷却塔性能参数说明冷却塔是工业生产中常见的设备，用于将热水或热介质散热到大气中。
在选择冷却塔时，需要了解其性能参数以确保其能够满足工艺要求。
下面是一些常见的冷却塔性能参数说明。
1.散热量：冷却塔的主要功能是通过散热将热水或热介质的热量传递到空气中。
散热量是评估冷却塔性能的重要指标，通常以单位时间内的散热热量（千瓦）或单位时间内的散热功率（千瓦）表示。
2.冷却水温度降低：冷却塔的另一个重要性能参数是冷却水温度降低。
这是指冷却塔在处理热水或热介质时，将其温度从进水温度降低到出水温度的程度。
冷却塔的性能通常用温度降低值（摄氏度）或温度降低百分比来表示。
3.水流量：水流量是指冷却塔处理的水的流量，通常以立方米/小时或加仑/分钟表示。
水流量直接影响到冷却塔的散热效果，因此在选择冷却塔时需要确保其可以处理所需的水流量。
4.风阻：冷却塔的风阻是指冷却塔内部对气流的阻力。
较高的风阻会导致气流速度减小，进而影响到冷却塔的散热效果。
一般情况下，较低的风阻表示冷却塔具有更好的散热效果。
5.风量：冷却塔的风量是指冷却塔内部通过风机排出的空气流量。
风量的大小直接影响到冷却塔的散热效果，因此在选择冷却塔时需要确保其风量能够满足散热要求。
6.冷却效果：冷却效果是指冷却塔对热水或热介质进行冷却的效果。
其通常通过参数如温度降低、散热效果等来描述。
较好的冷却效果表示冷却塔能够满足散热要求，并提供所需的冷却效果。
7.噪音：噪音是冷却塔运行时产生的声音。
合理的噪音水平可以提供一个舒适的工作环境。
在选择冷却塔时，需要考虑其噪音水平，确保其满足相关标准和要求。
8.能耗：能耗是指冷却塔在运行期间所消耗的能量。
较低的能耗意味着冷却塔的能效较高，更为节能环保。
在选择冷却塔时，需要考虑其能耗水平，并与其他冷却塔进行比较，选择最节能的设备。
9.维护和清洁：维护和清洁是衡量冷却塔性能的重要指标之一、易于维护和清洁的冷却塔能够提高设备的可靠性和长期稳定性。
数据中心(IDC机房)大型冷冻水制冷系统介绍
数据中心大型冷冻水系统介绍随着互联网行业高速发展，数据业务需求猛增，数据中心单机柜功率密度增加至6~15kw，数据中心的规模也逐渐变大，开始出现几百到上千个机柜的中型数据中心。
随着规模越来越大，数据中心能耗急剧增加，节能问题开始受到重视。
在办公建筑中大量采用的冷冻水系统开始逐渐应用到数据中心制冷系统中，由于冷水机组的COP 可以达到6以上，大型离心冷水机组甚至更高，采用冷冻水系统可以大幅降低数据中心运行能耗。
冷冻水系统主要由冷水机组、板式换热器、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵以及通冷冻水型专用空调末端组成。
系统采用集中式冷源，冷水机组制冷效率高，冷却塔放置位置灵活，可有效控制噪音并利于建筑立面美观，达到一定规模后，相对于直接蒸发式系统更有建造成本和维护成本方面的经济优势。
1、冷水机组冷水机组包括四个主要组成部分：压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，从而实现了机组制冷制热效果。
中大型数据中心多采用离心式水冷冷凝器冷水机组。
冷水机组的作用：为数据中心提供低温冷冻水。
原理：冷水机组是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换，冷媒系统在蒸发器内吸收高温冷冻水（21℃）水中的热量，使水降温产生低温冷冻水（15℃）后，通过压缩机的作用将热量带至壳管式冷凝器，由冷媒与低温冷却水水进行热交换，使冷却水吸收热量后通过水管将热量带出到外部的冷却塔散热。
如图，开始时由压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入热力膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入壳管蒸发器，吸收蒸发器内的冷冻水的热量使水温度下降；蒸发后的制冷剂再吸回到压缩机中，又重复下一个制冷循环。
2、板式换热器当过渡季节及冬季室外湿球温度较低时，可以使用板式换热器利用间接水侧自然冷却技术为数据中心制冷。
间接水侧自然冷却技术指利用室外较低的湿球温度通过冷却塔来制备冷水，部分或全部替代机械制冷的一项技术，冷却塔自然冷却属于水侧自然冷却，冷却塔自然冷却是目前数据中心采用最多的自然冷却技术之一。
冷却塔概述
18.7.1.1概述冷却塔是工业循环用水装置，它利用空气和水两种不同介质，通过直接或间接接触方式，降低水温，达到循环用水目的。
初期冷却塔有木结构、钢结构和钢筋混凝土结构三种。
木结构塔要消耗大量优质木材，且防腐性能差，基本上已被淘汰；钢结构塔防腐处理困难；钢筋混凝土结构塔，制造周期长，投资和占地面积大，使冷却塔的应用受到限制。
随着科学技术的发展和新材料的开发应用，国外如美国、日本、德国、英国和法国等，从60年代开始开发各种系列的玻璃钢冷却塔，并很快得到发展。
玻璃钢冷却塔一般是指冷却塔的塔体外壳（围护结构或风筒）和水槽采用玻璃钢材质。
另外，冷却塔风机叶片、挡水板等部件亦可采用玻璃钢材质。
其生产方法，对小型塔可采用片状模塑料模压成型或冷压成型单元件，而后组装成玻璃钢冷却塔塔体结构。
对大、中型塔，一般采用手糊和喷射成型。
我国70年代开始从日本引进玻璃钢冷却塔，在消化吸收国外经验的基础上，研制出国产玻璃钢冷却塔，并批量投入市场，取得良好效果。
进入80年代，国内许多研究和设计单位，相继开展了玻璃钢冷却塔的研制和设计工作。
开发出多种类型不同规格的玻璃钢冷却塔，并出现了相当数量的冷却塔风机、填料和玻璃钢的生产企业。
目前我国玻璃钢冷却塔的生产厂家有100多家，专业化生产工厂40多家。
全国冷却塔保有量为25万台（以100t/h当量塔计）；年冷却塔生产量达2万台。
在我国玻璃钢冷却塔已取代了其它材质的冷却塔，成为利用循环水的唯一冷却设备。
近几年来，国内玻璃钢冷却塔发展速度较快，冷却塔国家标准已进行了第二次修定。
玻璃钢冷却塔在国内已形成了一个比较完善的研究、设计、生产及管理体系。
其生产技术、产品质量不断完善。
新型、高效、节能型冷却塔不断出现，大型冷却塔已达到5000t/h的冷却水量，在改善生活环境、有效利用水资源方面起到了非常显著的作用。
玻璃钢冷却塔在民用建筑和石油化工、冶金、电力等工业领域有着十分广阔的发展前景。
18.7.1.2玻璃钢冷却塔的性能玻璃钢冷却塔根据水、空气在填料中的相对流向分为逆流式和横流式两种，参见图18-95和图18-96。
数据中心(IDC机房)暖通设备-冷水机组介绍
数据中心(IDC机房)暖通设备-冷水机组介绍随着互联网行业的高速发展，数据中心的规模和能耗也在迅速增加。
为了解决这一问题，越来越多的数据中心开始采用冷冻水系统作为制冷系统，其中核心设备之一就是冷水机组。
冷水机组的主要作用是为数据中心提供低温冷冻水。
根据结构和工作原理的不同，冷水机组可以分为活塞式、螺杆式和离心式等几种形式。
其中，离心式冷水机组是中大型数据中心中常用的一种，由冷凝器、蒸发器、电动机、膨胀阀、齿轮、叶轮和预旋转导叶等组成。
冷水机组的制冷原理是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换，冷媒系统在蒸发器内吸收高温冷冻水中的热量，使水降温产生低温冷冻水后，通过压缩机的作用将热量带至壳管式冷凝器，由冷媒与低温冷却水进行热交换，使冷却水吸收热量后通过水管将热量带出到外部的冷却塔散热。
离心式压缩的原理是电动机带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。
气体因离心作用增加了压力，还可以很大的速度离开工作轮，气体经扩压器逐渐降低了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。
最后，需要注意的是冷水机组的油路冷却循环，其中开式电机和闭式电机的油路冷却方式也有所不同。
闭式电机采用低温制冷剂进行分流至电机冷却和油冷却系统。
制冷剂通过限流孔流进电机，电机冷却管路的支路上还设有一只限流孔和一只电磁阀。
当电机需要冷却时，电磁阀会开启，制冷剂流经限流孔，喷淋整个电机，并集中到电机室的底部排放回到蒸发器。
另一路制冷剂则流经油冷却系统，量由热力膨胀阀调节，通过限流孔始终保持一个最小流量。
膨胀阀上的温包感应冷却后流进压缩机到轴承的油温，由膨胀阀调节进油/制冷剂板式油冷却器的制冷量，制冷剂气化离开油冷却器后返回到蒸发器。
开式电机只存在油冷却系统的循环。
备用油槽在主机启动之前、运行期间和逐渐停转阶段，由变频驱动式油泵压入各轴承、齿轮和旋转面。
在压缩机顶部有一个重力供油式贮油槽，当电源发生故障机器逐渐停转时，由它提供润滑。
冷却塔特性及技术数据介绍
冷却塔特性及技术数据介绍一、产品分类：冷却水塔设计3个型号，分别为标准型、高温型、超低噪音型。
每种型号又分别有几十种规格，可满足不同水塔水量及不同用途的客户的使用要求。
产品设计性能参数：根据GB7190.1—1997的规定：标准型冷却水塔的设计湿球温度为28℃，一般而言，按湿球温度27℃设计的冷却水塔可以在通风良好，无其它特殊环境小气候的北方地区正常使用，但经过长年收集的冷却水塔运行效果所反馈信息表明，在某些南方地区的湿热气候条件下或一些通风不畅、易形成高温环境小气候的楼群中，按湿球28℃设计的冷却水塔表现出它卓越的散热效果和不凡的应变能力，给工程的设计者、安装者以及使用者带来高枕无忧的信心。
冷却水塔就是在不断总结经验、完善水塔技术中决定采用温度28℃为设计工况，保证水塔的高品质。
标准型、高温型、超低噪音型设计工况：进塔水温 37℃出塔水温 32℃湿球温度 28℃干球温度 31.8℃冷却塔的性能介绍：1、总体效果：冷却塔理论是一门综合性很强、实验性很高的系统学科。
公司的科技人员在通过对冷却塔多年的热工测试试验的基础上，对测试数据进行全面综合处理，依据计算机运算得出的菱峰（35×20-75°）梯形波水填料容积散质系数Βxv，选择最佳气水比，最佳截面水负荷、截面气负荷和填料高效率的高度范围，以此确定填料体积，并以流体动力学观点综合设计塔的外形与结构，根据测试估算通风阻力，参考风机特性曲线以及测试数据优化选择、符合风量要求和达到噪声标准的风机和与之相匹配的电机，使冷效、能耗、噪声、外观达到一个优化的系统效果。
2、结构特点：A、填料：高温型、超低噪音型冷却塔填料由改性PVC（聚氯乙烯）平片经热压延成型加工而成，淋水填料的作用是将需要冷却的热水溅散成水滴并形成水膜，以增加水和空气的接触面积和接触时间，即增加水和空气的热交换强度。
水的冷却过程，主要在淋水填料中进行，在淋水填料中水和空气发生热交换与质交换。
数据中心典型水冷制冷系统介绍
冷水机组 冷却塔
EVAP COND
冷冻水泵 18℃冷冻水
….
12℃冷冻水
蓄冷罐 板式换热器
精密空调 4
⑤
④
③
②
①ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
冷 却 塔
冷水 机组 冷凝 器
冷水 机组 蒸发 器
精 密 空 调
IT 设 备
冷水机组
①机房模块间的空气循环：机房模块间IT设备散热后的热空气（约30℃）经过与精密空调低温的冷冻水进行热量交换，变成冷 空气（约22-24℃），再经过精密空调的风机输送至机房模块间冷通道的机柜正面。
8
制冷设备故障 冷冻水泄漏故障
9
机房制冷设备部署形式
1. 机房级
3. 机柜排级
2. 机柜冷池级
4. 机柜级
1010
不同制冷形式对应的PUE范围 1111
数据中心典型水冷制冷系统介绍
2
风冷
水冷
制冷系 统的形
式
液冷制冷
间接蒸发 制冷
3
冷却水 循环
CLT
自来水补水 32℃冷却水
A路
38℃冷却水
冷却水泵
EVAP COND
冷冻水 循环
冷冻水泵
12℃冷冻水
18℃冷冻水
….
上半部分为冷却水循环 下半部分为冷冻水循环
B路
38℃冷却水
冷却水泵
CLT
自来水补水 32℃冷却水
55
水冷变频离心式冷水机组 在制冷系统中发挥着核心作用
冷 水 机 组
精
压缩机
控
密
制
空 调
面 板
冷 却
冷凝器
蒸发器
塔
6
冷冻水型精密空调 直接为IT设备提供恒温恒湿环境的空调设备
数据中心机房冷却塔供冷选型与工况分析
本文分析了冷却塔供冷的关键因素，如热工曲线、湿球温度、工况切换点等，得出以下结论，为数据中心节能设计提供参考依据。
·冷却塔供冷按冬季工况选取，夏季校核，结合夏季工况灵活配置；·冬季供冷以小于冷却塔的额定流量来获取较低出水温度，延长冷却塔供冷时间；·冷却水泵应设变频，适应管网特性曲线变化等设计方法。
01冷却塔供冷冷却塔供冷分直接供冷与间接供冷两种，由于直接供冷需室外冷却水直接进入空调末端，水质不佳时极易引起末端堵塞，而影响系统运行，工程中大多数采用间接供冷系统（开式冷却塔+板式换热器），即与冷水机组并联或串联一台板式换热器。
冷水机组与板式换热器并联，湿球温度达到一定值时，由板式换热器提供全部冷量，关闭冷水机组，使冷却水和冷冻水分别进入板式换热器，冷却塔做为冷源，达到完全自然冷却，但并联形式不能采用部分自然冷却；冷水机组与板式换热器串联，冷水串联经过板式换热器与冷水机组，过渡季节用冷却塔出水先预冷冷水回水，再进入冷水机组制冷，减小主机能耗，得到可观的部分自然冷却时间，仅额外增加水在板式换热器内的输送能耗。
为充分利用部分自然冷却，北方地区数据中心往往选择冷水机组与板式换热器串联这种组合形式，见图1，本文讨论也是基于这个系统。
图1冷却塔供冷系统原理图02 负荷侧系统设计2.1冷负荷数据中心主要由服务器、UPS等散热转化而成的显热负荷，几乎没有潜热负荷，冬夏季冷负荷相差不大，冷却水流量大致在80%~100%内变化；末端干工况运行，冷负荷按显热负荷考虑。
2.2冷水供水温度数据中心考虑采用温湿度独立控制方案，由高温冷水处理显热负荷，新风进行独立的加湿或除湿。
冷水供水温度取值，直接受机柜进风温度取值的影响。
ASHARE推荐的机柜进风温度宜取20~25℃，允许范围是18~27℃。
考虑到空气-水换热器空气侧阻力降的影响，送风温度与冷水供水温差取8℃，可有多种供水温度与送风温度组合，常用的有送风温度20 ℃，冷水供回水温度为12/18℃；送风温度23℃，冷水供回水温度为15/21℃。
数据中心(IDC机房)常见冷却方式介绍
数据中心常见冷却方式介绍数据中心机房内部温湿度环境的控制要依靠室内空调末端得以实现，机房专用精密空调具有高效率、高显热比、高可靠性和灵活性的特点，能满足数据中心机房日益增加的服务器散热、湿度恒定控制、空气过滤及其他方面的要求。
数据中心传统冷却方式主要有：风冷型直接蒸发式空调机组、水冷型直接蒸发式空调机组、冷冻水型空调系统、双冷源空调系统。
传统数据中心冷却方式存在传热效率低、局部热点难以消除以及制冷系统能耗大等问题。
针对常规机房能耗较高及使用局限性的问题，数据中心行业新型的冷却方式被越来越开发及使用。
新型的冷却方式有：风侧自然冷却技术、水侧自然冷却技术和热管自然冷却技术等。
下面分别介绍这几种数据中心传统与新型的冷却方式。
1. 风冷型直接蒸发式空调系统风冷型直接蒸发式空调系统如图一所示，机组主要有框架、压缩机、蒸发器、冷凝器、电子调节阀、室内风机、室外风机、机组控制系统、温湿度传感器等组成室外侧翅片换热器作为冷凝器，室内侧翅片换热器作为蒸发器，压缩机排出的制冷剂高温气体在室外侧翅片换热器冷凝成液体后，经膨胀阀节流降压成为低温气液混合体，再流入室内侧翅片换热器，吸收热量蒸发后回到压缩机，完成一个制冷循环; 同时，从室内来的回风经过室内侧蒸发器后则被冷却降温，处理后的冷风由室内侧风机再送入室内。
2. 水冷型直接蒸发式空调系统水冷型直接蒸发式空调系统，室内机配置水冷冷凝器，由室外冷却塔提供冷却水。
机组冷凝器、蒸发器均在室内机组内，制冷循环系统管路短。
风冷型与水冷型直接蒸发式空调系统的主要区别在于冷凝器的冷却方式。
所有机组的冷却水可以做到一个系统当中，由水泵为冷却水循环提供动力。
3. 冷冻水型空调系统冷冻水型精密空调系统一般由冷水机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、冷冻水型精密空调、管路及附件组成。
冷冻水型空调机组，采用冷水机组或板式换热器提供冷冻水，对机房进行温湿度控制。
冷冻水型精密空调具有高能效、结构紧凑、可远距离输送冷量的特点。
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数据中心（IDC机房）暖通设备-冷却塔介绍
为降低大型数据中心系统的PUE，大型互联网数据中心多采用冷冻水制冷系统。
冷却塔成为数据中心冷却系统的关键部件，既作为夏季冷机排热的装置，又承担着过渡季节和冬季进行自然冷却时的排热任务，同时在冬季还要应对结冰的问题。
1、冷却塔基本原理
冷却塔的基本原理是利用水和空气的温度差，根据温水与冷空气的接触散热（显热）以及利用水自身的蒸发散热（潜热）。
冷却塔设计及使用时需尽量考虑充分利用蒸发散热：水与空气热交换的有效面积要尽量大，水与空气热交换的时间要尽量延长，同时水与空气热交换的表面需保持通风，从而可以达到高效散热的目的。
冷却塔为蒸发式冷却塔，冷却塔是水与空气直接接触进行热交换的一种设备，它主要由风机、电机、格删（逆流塔）、填料、水分配系统、框架结构、水盘等组成，主要由在风机作用下温度比较低的空气与填料中的水进行热交换从而达到降低水温的目的。
2、数据中心冷却塔现状
我国幅员辽阔，根据室外不同的气候条件，笔者根据经验选择调查了几个典型的数据中心工程，对冷却塔的性能和运行状况进行了调研分析。
以下为几个项目的冷却塔基本情况。
3、冷却塔的冷却效率和体积传质系数状况
对于同一个工程，在近似相同的风水比和NTU下，过渡季节或冬季的冷却塔的湿球效率总低于夏季的湿球温度效率，这是由于饱和线的非线性所致。
空气的等效比热会随着空气干球温度的降低而降低，从而导致过渡季节或冬季冷却塔的湿球效率一定低于夏季。
对于不同的工程，相同的工况下（夏季、过渡季），冷却塔的体积传质系数也有较大的差别，主要原因在于冷却塔的填料特性、所装填料的体积以及运行时的风速和淋水密度，可见实际运行的冷却塔的水平参差不齐。
4、冷却塔日常巡视要点
（1）检查冷却塔是否存在漏水、漂水的现象。
（2）检查冷却塔底盘水质是否正常，无浑浊、无水藻、无泡沫。
（3）听冷却塔风机运行声音是否正常。
（4）检查各部管路阀门是否有漏水现象。
（5）检查底盘过滤器是否脏堵，存在异物。
（6）检查冷却塔也为是否正常，也为在溢流口下方5cm处为正常。
5、冷却塔常维护要点
（1）测量电动机运行电流电压，三相电压稳定，电流平衡。
（2）切断冷却塔风机电源，检查冷塔外观。
外壳材料无损坏、塔体拼接紧固无明显裂缝、检修门启闭灵活、门与门框平整无缝隙。
（3）冷却塔底盘清洗，将冷塔底部的泥沙杂物清除干净。
（4）检查排污阀，排污通畅。
（5）冷却塔水位传感器维护，检查电源线外防水胶布有无破损处，检验报警是否灵敏。
（6）检查水喷淋系统和喷淋状况，布水系统管路平衡无损伤、布水喷嘴无堵塞、填料向下淋水均匀。
（7）冷塔填料定期清理和维护。
（8）检查风叶有无裂缝、是否平衡及震动情况。
（9）转动皮带检查有无开裂、断股；皮带中间部用力按压正常凹进去2-4cm。
（10）摇测电机绝缘电阻，绝缘阻值＞1兆欧。
（11）电机加注润滑油，运行1000小时或每季度加油一次。
（12）冬季检查加热器接线盒有无松动和受潮、部件结垢情况。
（13）检查电子水位控制器接线盒，接线盒良好，无损坏。