空调水预冷技术介绍

1、机房一般使用风冷机房空调或冷冻水型空调，其中风冷机房空调使用机房一般使用风冷机房空调或冷冻水型空调，其中风冷机房空调使用最多。最多。风冷冷凝器是目前应用最为广泛的冷凝方式风冷冷凝器是目前应用最为广泛的冷凝方式。通过附件的通过附件的控制，控制，能够实现维持冷凝压力一年四季基本稳定能够实现维持冷凝压力一年四季基本稳定 ( (压力开关或电子压力开关或电子调速装置连续调速调速装置连续调速) )；优点：全分散，可靠性高。优点：全分散，可靠性高。缺点：能效低，夏季易高压。缺点：能效低，夏季易高压。风冷机房空调风冷冷凝器如何如何提高机房空调能效提高机房空调能效？因此要努力降低空调系统高低压压力差，从而因此要

2、努力降低空调系统高低压压力差，从而减低空调压缩机功耗减低空调压缩机功耗最有效的方法就是改善冷凝条件最有效的方法就是改善冷凝条件我们会遇到这样我们会遇到这样的的问题，机房空调外机布置在一个受限的空间，导致空调的使用受到严问题，机房空调外机布置在一个受限的空间，导致空调的使用受到严重的影响重的影响。另一种情况大型数据中心的建设，冷凝器大规模集中布置另一种情况大型数据中心的建设，冷凝器大规模集中布置，热量，热量积聚积聚，形成严重的热岛，形成严重的热岛效应效应。随着随着IDCIDC大规模的建设，这种问题愈来愈多，我们如何解决问题？大规模的建设，这种问题愈来愈多，我们如何解决问题？方案一：方案一：空调空

3、调外机移位外机移位，并，并放大空调外机放大空调外机的的散热量散热量机房空调外机安装不良导致的散热问题机房空调外机安装不良导致的散热问题。空间的受限，造成气流短路，风冷型空间的受限，造成气流短路，风冷型冷凝器的热量无法散出，系统高压偏高，冷凝器的热量无法散出，系统高压偏高，甚至高压甚至高压跳机，影响机房安全；跳机，影响机房安全；案例：案例：杭州电信东新杭州电信东新IDCIDC机房，原先空调安装在二楼女儿墙内，由于女儿墙较高，加上空调外机机房，原先空调安装在二楼女儿墙内，由于女儿墙较高，加上空调外机布置较密，一到夏季，就导致局部高热问题，空调出现高压。布置较密，一到夏季，就导致局部高热问题，空调出

4、现高压。解决方案：将外机外移到顶楼，同时放大了空调冷凝器的散热量，解决散热问题。解决方案：将外机外移到顶楼，同时放大了空调冷凝器的散热量，解决散热问题。案例：北京案例：北京某数据机房某数据机房原有空调原有空调室外机组安装在走廊室外机组安装在走廊( (当时条件不允许装室外，而走廊是装有塑当时条件不允许装室外，而走廊是装有塑钢窗的，虽然卸掉了窗户，再用排风扇排风钢窗的，虽然卸掉了窗户，再用排风扇排风，但效果不好，散热不良，但效果不好，散热不良，导致机房空调高温。导致机房空调高温。解决：解决：把室外机组移到把室外机组移到屋顶屋顶，机房，机房恢复正常工作，恢复正常工作，效果明显。效果明显。（制冰中心制

5、冰中心）优点优点：该方案方法简单，投资小，易于实施：该方案方法简单，投资小，易于实施缺点缺点：现场现场要有适合安装外机的空间和位置，新安装外机的位置要有良好的通要有适合安装外机的空间和位置，新安装外机的位置要有良好的通风以利于散热，该方案只适合小型数据机房，对新建大型数据机房不适用。风以利于散热，该方案只适合小型数据机房，对新建大型数据机房不适用。方案二、方案二、水喷淋系统水喷淋系统采用采用水喷淋水喷淋方法，降低环境温度和冷凝温度，这是目前方法，降低环境温度和冷凝温度，这是目前较较常规的做法，也是常规的做法，也是用的用的较较多的做法。多的做法。优点优点：投资省，见效快，可以确保夏季机房空调的正

6、常运行，且有一定节能：投资省，见效快，可以确保夏季机房空调的正常运行，且有一定节能作用。作用。缺点缺点：耗水量大，水喷淋对空调的翅片有一定的破坏作用，：耗水量大，水喷淋对空调的翅片有一定的破坏作用，需要水源水质评需要水源水质评估，否则会估，否则会导致空调外机的导致空调外机的寿命变短寿命变短；系统耗水量较大，该方案只适合部分系统耗水量较大，该方案只适合部分空调外机散热的应急手段。空调外机散热的应急手段。方案三、方案三、冷雾辅助系统冷雾辅助系统采用高压原理，产生水雾，采用高压原理，产生水雾，降低环境温度降低环境温度，保证空调的正常运行。，保证空调的正常运行。优点优点：由于利于了水蒸发：由于利于了水

7、蒸发吸收的吸收的潜热，对水的利用效率非常高，由于是冷却潜热，对水的利用效率非常高，由于是冷却环境，不直接冷却冷凝器，故对冷凝器影响较小，冷凝器不容易结垢和腐蚀环境，不直接冷却冷凝器，故对冷凝器影响较小，冷凝器不容易结垢和腐蚀，耗水率明显低于水喷淋。，耗水率明显低于水喷淋。缺点缺点：高压水泵和喷嘴价格较高，投资较大，需要经常更换过滤器和喷嘴滤：高压水泵和喷嘴价格较高，投资较大，需要经常更换过滤器和喷嘴滤芯，比较水喷淋芯，比较水喷淋系统，系统，维护量较大。维护量较大。关键点：关键点：水质处理，软化水水质处理，软化水方案四：方案四：热气流封闭热气流封闭+ +大功率轴流风机大功率轴流风机空调外机安装空

8、调外机安装封闭挡板封闭挡板，提升冷热气流路径，对部分室外机采用轴流风机强，提升冷热气流路径，对部分室外机采用轴流风机强制对流，制对流，优点优点：效果较好，：效果较好，对空调外机无对空调外机无影响影响，改动小。，改动小。缺点缺点：使用场景有限，维修不便，复杂情况下实施：使用场景有限，维修不便，复杂情况下实施效果不明显。效果不明显。总结：总结：上述解决方案均存在上述解决方案均存在一定的一定的不足，不足，尤其是尤其是无法解决大规模室外无法解决大规模室外机布置机布置的问题的问题。新思路：新思路：风冷高可靠性风冷高可靠性+ +水冷高节能性水冷高节能性全分散、能效不高、夏季宜高压全分散、能效不高、夏季宜高

9、压能效高、系统复杂能效高、系统复杂方案一：水预冷系统方案一：水预冷系统在风冷冷凝器前加水冷冷凝器，解决散热问题，热量由冷却塔带走。在风冷冷凝器前加水冷冷凝器，解决散热问题，热量由冷却塔带走。方案二：冷凝热回收系统方案二：冷凝热回收系统如果适当回收冷凝热并加以利用，比如用这部分热来加热自来水，就可以如果适当回收冷凝热并加以利用，比如用这部分热来加热自来水，就可以获得免费热水，而且采用冷凝热回收装置后，可以适当降低机房空调的能获得免费热水，而且采用冷凝热回收装置后，可以适当降低机房空调的能耗，并避免了冷凝废热排放造成的热污染耗，并避免了冷凝废热排放造成的热污染。方案三：冷却水系统方案三：冷却水系统

10、不安装风冷冷凝器，直接采用水冷冷凝器不安装风冷冷凝器，直接采用水冷冷凝器浙江电信尝试浙江电信尝试了三种新的冷了三种新的冷却却解决方案，解决方案，希望希望在确保在确保夏季夏季机房空调正机房空调正常运行的同时，常运行的同时，能大幅度能大幅度提高空调的能效。提高空调的能效。热回收原理热回收原理空调冷凝热回收系统设计挺简单的，只是在普通风冷冷凝器的进口前增加一个空调冷凝热回收系统设计挺简单的，只是在普通风冷冷凝器的进口前增加一个板式热交换器板式热交换器，冷水通过水流量开关进入热交换器入口，水流量开关控制冷凝冷水通过水流量开关进入热交换器入口，水流量开关控制冷凝水的温度和水量，热回收装置通过逆流循环吸收

11、压缩机排出的高温高压制冷剂水的温度和水量，热回收装置通过逆流循环吸收压缩机排出的高温高压制冷剂释放的热量，释放的热量，降低制冷剂温度降低制冷剂温度的同时制取的同时制取4545度度6060度的热水度的热水。热回收试点和案例热回收试点和案例本次试点所在的兴议本次试点所在的兴议IDCIDC是浙江省第一个五星级机房，也是华东地区最大的是浙江省第一个五星级机房，也是华东地区最大的IDCIDC机房之一，本次工程选取兴仪机房之一，本次工程选取兴仪IDCIDC中心中心一期一期机房空调进行冷凝热回收技术测试机房空调进行冷凝热回收技术测试，测试的水源为城市自来水，水源经过水质处理后引入到保温水箱，通过水泵，测试的

12、水源为城市自来水，水源经过水质处理后引入到保温水箱，通过水泵将水打入机组进行循环加热处理，直到达到需要的水温后，送到半地下水箱进将水打入机组进行循环加热处理，直到达到需要的水温后，送到半地下水箱进行保存，行保存，下图下图为系统设计透视图。为系统设计透视图。本次冷凝热回收节能改造主要核心技术是本次冷凝热回收节能改造主要核心技术是冷凝热回收采集器冷凝热回收采集器，实现空调压实现空调压缩机在制冷运行中排放出的高温冷媒蒸汽与被加温冷水的热交换，将压缩机缩机在制冷运行中排放出的高温冷媒蒸汽与被加温冷水的热交换，将压缩机排出的热量转换成可利用的热水排出的热量转换成可利用的热水，其实质是一个高效的其实质是一

13、个高效的板式热交换器板式热交换器。节能评估节能评估工程实施后，节能测试情况如下：工程实施后，节能测试情况如下：从使用效果来看，采用机房空调热回收方案，改善机房空调性能，机房空调从使用效果来看，采用机房空调热回收方案，改善机房空调性能，机房空调外机的风扇可以停止运行，外机的风扇可以停止运行，压缩机电流压缩机电流也有了一定的也有了一定的下降下降，机组的，机组的能效比能效比得得到到提高提高，冷凝条件，冷凝条件也得到也得到改善，改善，机房空调使用寿命延长，机房运行更安全机房空调使用寿命延长，机房运行更安全。本方案在降低本方案在降低IDCIDC机房空调能耗的同时获得了免费的热水，机房空调能耗的同时获得了

14、免费的热水，这些热水数量非这些热水数量非常巨大常巨大，但由于热水，但由于热水的的水温不是太高，故不适合运输，就地消化比较理想，水温不是太高，故不适合运输，就地消化比较理想，如可以供给附近的宾馆、酒店、浴场等服务行业或者需要大量工艺热水的制如可以供给附近的宾馆、酒店、浴场等服务行业或者需要大量工艺热水的制造业，综合收益会比较理想。造业，综合收益会比较理想。实际测试情况这些实际测试情况这些热水无法使用热水无法使用。水预冷系统水预冷系统诞生诞生的原因的原因东冠东冠IDCIDC机房设计安装了机房设计安装了140140台台100kw100kw的艾默生和佳力图机房空调，其中的艾默生和佳力图机房空调，其中9

15、090台机台机房空调共房空调共180180台室外冷凝器安装在空间狭小、拥挤密闭的楼层甬道内，为了建台室外冷凝器安装在空间狭小、拥挤密闭的楼层甬道内，为了建筑的美观，还在甬道外侧安装了大量的装饰板，这使得冷凝器无法正常的把热筑的美观，还在甬道外侧安装了大量的装饰板，这使得冷凝器无法正常的把热量排到室外，导致通道内出现严重的热排风回流及量排到室外，导致通道内出现严重的热排风回流及热岛聚集效应热岛聚集效应，空调无法正，空调无法正常使用常使用。空调实际运行情况空调实际运行情况从东冠机房空调实际使用情况来看，由于冷凝器安装密度高，回风面积不足从东冠机房空调实际使用情况来看，由于冷凝器安装密度高，回风面积

16、不足、热空气短路，散热不好，空调耗电量非常大、热空气短路，散热不好，空调耗电量非常大。环境气温超过环境气温超过2828度，该度，该IDCIDC的机房空调就高压频繁，严重影响机房的安全。的机房空调就高压频繁，严重影响机房的安全。20112011年年4 4月月2929日，在室日，在室外环境温度外环境温度2828度度情况下，一个道情况下，一个道通通仅安装仅安装8 8台外机的情台外机的情况下，况下，通通道内温度道内温度达达4646度度。为了保证机房空调的正常使用，对安装在南北通道内的冷凝器为了保证机房空调的正常使用，对安装在南北通道内的冷凝器安装水喷淋应安装水喷淋应急急的方法，但是使用一段时间后，发现

17、水喷淋系统有明显的副作用，风冷冷的方法，但是使用一段时间后，发现水喷淋系统有明显的副作用，风冷冷凝器出现了腐蚀、结垢现象；另外水喷淋采用直排水，导致水资源消耗量较凝器出现了腐蚀、结垢现象；另外水喷淋采用直排水，导致水资源消耗量较大。大。水预冷工作原理：水预冷工作原理：采用辅助换热器即采用辅助换热器即壳管式冷凝器壳管式冷凝器预冷预冷，冷水由配套的无风机冷却塔供应，经过，冷水由配套的无风机冷却塔供应，经过换热后产生的热水通过管道回到冷却塔，完成一个循环，利用水泵实现水路循换热后产生的热水通过管道回到冷却塔，完成一个循环，利用水泵实现水路循环。环。 高温高压的氟利昂气体首先经过水冷却式热交换器冷凝后

18、，再流经风冷高温高压的氟利昂气体首先经过水冷却式热交换器冷凝后，再流经风冷冷凝器进行二次自然冷凝，冷凝器进行二次自然冷凝，提高冷凝效果提高冷凝效果，使风冷冷凝器使风冷冷凝器风机减少或停止工作风机减少或停止工作，降低压缩机电流降低压缩机电流，达到节电、节水（喷淋）、降低噪音的目的。达到节电、节水（喷淋）、降低噪音的目的。水预冷方案实施：水预冷方案实施：现场现场加装辅助水冷壳管加装辅助水冷壳管冷凝器冷凝器9090台台，楼顶安装无楼顶安装无风风冷却水塔冷却水塔6 6台、水处理台、水处理器器2 2台，台，1 1层平台安装水泵层平台安装水泵3 3台（两组台（两组1 1备）、电气控制柜及水管备）、电气控制

19、柜及水管/ /阀门等，阀门等，系统组成如系统组成如下图下图。该方案在。该方案在20112011年进行设计，年进行设计，20122012年建设年建设完成完成。水系统割接前水系统割接前水系统割接后水系统割接后备注备注各机房空调屏电流（各机房空调屏电流（2月第月第3周）周）各机房空调屏电流（各机房空调屏电流（3月第月第2周）周）机房序号机房序号A A相相(A)B B相相(A)C C相相(A)A A相相(A)B B相相(A)C C相相(A)2-1机房1942001921671701722-2机房1#4514764323923953782-2机房2#286297282319335315设备增加2-3机房

20、455045176176166设备增加2-4机房1#3593913653173233002-4机房2#2502552502202272252-5机房2192242171541611533-1机房1#4204324213063173083-1机房2#176185169174183169设备增加3-2机房3874023852903032903-3机房1#273271267288283278设备增加3-3机房2#7581879910198设备增加3-4机房1#1231251251291311303-4机房2#1051091056468644-1机房1#4525144463984013894-1机房2

21、#3733763463363393244-2机房1#2432482262592742504-2机房2#3493533243663743755-1机房3203243153393433315-2机房285294285297304296从接入水预冷系从接入水预冷系统且机房负荷不变机房空统且机房负荷不变机房空调运行电流来看调运行电流来看，节电，节电率率为为16.85%16.85%；非常可观。；非常可观。采用挂表采用挂表测试测试每月可每月可节电：节电：3030万万度度电电月月节省动力费：节省动力费：30300.8=240.8=24万元万元水水预预冷系冷系统可以使用统可以使用8 8个月，故全年可节电动力个

22、月，故全年可节电动力费为：费为：2402400.8=1920.8=192万元万元。节能测试数据节能测试数据节能情况节能情况冷却塔冷却塔冷却水冷却水泵泵压缩机压缩机现代的电信枢纽楼，采用高层设计，在高层建筑中传统的风冷机房空调外机现代的电信枢纽楼，采用高层设计，在高层建筑中传统的风冷机房空调外机无法布置无法布置，这种情况下，这种情况下，直接考虑直接考虑选用选用水冷方案水冷方案。每层机房恒温恒湿空调机组的冷凝器（相当于室外机）集中放置，与室内机每层机房恒温恒湿空调机组的冷凝器（相当于室外机）集中放置，与室内机采用铜管联接（冷媒为采用铜管联接（冷媒为R22R22）减少了楼层冷却减少了楼层冷却水管施工

23、量水管施工量，避免在机房内布设水管；，避免在机房内布设水管；解决了机房内管路布设解决了机房内管路布设空间的问题空间的问题（铜管比水管细得多）；（铜管比水管细得多）；增加了机房空调布设的增加了机房空调布设的灵活性灵活性，提高机房适应性；，提高机房适应性；冷却水系统设计为冷却水系统设计为两个相互连通的独立单元两个相互连通的独立单元每个单元包括独立的冷却塔、水泵、管路（每个单元包括独立的冷却塔、水泵、管路（DN400DN400立管及楼层水平分支管立管及楼层水平分支管）及机房恒温恒湿机等；两个单元的管路间通过多处阀门连通，水泵、）及机房恒温恒湿机等；两个单元的管路间通过多处阀门连通，水泵、冷却塔和管路

24、均形成双备份，冷却塔和管路均形成双备份，消除单点故障隐患消除单点故障隐患；机 房 空 调二 楼十 楼二 十 楼冷 却 水 泵闭 式 冷 却 塔闭 式 冷 却 塔膨 胀 水 箱系统设计了系统设计了2 2个相对独立的单元个相对独立的单元。每个单元由每个单元由4 4台冷却水量为台冷却水量为388.8m3/h(3388.8m3/h(31)1)的的BACBAC闭式冷却塔（闭式冷却塔（1 1台备用）和台备用）和3 3台台690m3/h690m3/h的冷却水泵（的冷却水泵（2 21 1）组成。）组成。每个楼层安装联络阀门，可以进行冷却水系统的切换和调度，灵活方便。每个楼层安装联络阀门，可以进行冷却水系统的切

25、换和调度，灵活方便。水泵和闭式凉水塔均可以进行切换和调度，灵活方便。水泵和闭式凉水塔均可以进行切换和调度，灵活方便。楼层机房名称空调型号空调数量具体数量机房重要程度2楼南市网运CM10012楼北低压配电CM10013楼南3楼南数据机房CM100和PEX310042/23楼北3楼北数据机房CM100和PEX310042/24楼南四楼南长途传输机房46OA和CM1004 1/35楼南五楼南（ENIP)HIROSS81UA和CM100和PEX31003 1/1/16楼南UPS机房HIROSS46OA1 6楼北UPS机房PEX31001 7楼南省IT机房CM1004 7楼北OCS机房CM100和PEX

26、4 3/18楼南省网管机房CM100和PEX3 2/18楼北省BSS机房CM100和PEX4 3/19楼南OSS机房CM+1003 9楼北OSS机房CM+100和PEX32/110楼南省IT机房PEX2 10楼北省公司备件库佳力图401212楼北IDC机房CM+1003 停用12楼南IDC机房CM+1002 停用13楼南IDC机房CM+1004 13楼北IDC机房CM+1005 13楼东UPS机房CM+1001 14楼南IDC机房CM+1004 14楼北IDC机房CM+1005 15楼南省网运PEX31002 15楼北省网运CM100和PEX3100315楼东UPS机房CM+1001 16楼南

27、省C网业务机房CM100和PEX31004 3/116楼北省C网核心网PEX31004 17楼南省C网业务机房PEX3100417楼北3G业务PEX3100317楼东电力机房PEX31001 18楼南3G业务PEX31003 18楼北号百PEX31003 合计合计96台，在线空调合计91台，停用空调5台地点地点杭州电信杭州电信二楼二楼机房主设备功率机房主设备功率（KW）4109KW4109KW机房空调冷却机房空调冷却方式方式冷却水型机房空调冷却水型机房空调机房空调设定温度机房空调设定温度2323度度PUEPUE1.691.69局站水泵、冷却塔局站水泵、冷却塔功率功率80KW80KW* *2+4

28、0KW2+40KW* *4 4全年全年节电率节电率9.5%9.5%水冷空调系统型号、水冷空调系统型号、功率功率PEX3100PEX3100、CM+100测试局站类型测试局站类型省级长途通信枢纽楼省级长途通信枢纽楼测试单位测试单位杭州电信分公司杭州电信分公司类别类别水预冷方案水预冷方案热回收方案热回收方案水冷方案水冷方案能效比能效比单机能效高，可达到3.0-3.2 回收废热，能效降低，约2.7-3.0单机能效高，可达到3.0-3.2 投资投资需要风冷和水冷两套系统，投资较高； 需要风冷和水冷两套系统，投资较高；完全采用水冷，不需要风冷冷凝器，投资低。可靠性可靠性无单点故障，可靠性高无单点故障，可靠性高水系统局部存在单点故障安全性安全性高高中可维护性可维护性可停系统进行维护检修，不影响空调的正常使用可停系统进行维护检修，不影响空调的正常使用系