【循环冷却塔型号】严寒地区数据中心冷却塔供冷空调系统不同模式下的节能分析

 2019-02-11 17:02:06   |    161   |    玻璃钢冷却塔   |      
[导读]:本文(《严寒地区数据中心冷却塔供冷空调系统不同模式下的节能分析》)由来自宝鸡的用户投稿,并经由本站(瑞隆玻璃钢)结合主题:循环冷却塔型号,收集整理了众多资料而成。主要记述了冷却塔,流量计算,数据中心,流量,水泵等方面的信息。相信从本文您一定可以获得自己所需要的!

1 项目概况

  该数据中心位于内蒙古呼和浩特市,地上4层,建筑面积18 392 m

2

,空调设计容量21 096 kW。采用集中式水冷冷水空调系统,末端采用冷水型恒温恒湿机房专用空调机组,制冷主机采用水冷离心式冷水机组。数据中心机房冬夏季室内空调设计温度均为(22±3)℃,相对湿度均为35%~75%。冷水供、回水温度为14 ℃/20 ℃。呼和浩特地区室外设计计算参数如表1所示,空调系统主要设备参数如表2所示,呼和浩特市全年室外空气湿球温度分布如图1所示。

表1 室外设计计算参数

表2 空调系统主要设备参数
表2 空调系统主要设备参数

图1 呼和浩特市全年室外空气湿球温度分布

图1 呼和浩特市全年室外空气湿球温度分布
图1 呼和浩特市全年室外空气湿球温度分布

2 冷却塔供冷系统工作原理

  冷却塔供冷技术是指在冬季及过渡季节利用自然冷源通过冷却塔直接或间接向空调末端提供冷量。根据冷却塔冷却水循环管路与空调末端冷水循环管路是否连通分为冷却塔直接供冷系统和冷却塔间接供冷系统。该工程采用冷却塔间接供冷技术,在冬季采用冷却塔免费供冷模式,过渡季采用冷却塔预冷模式,夏季采用常规制冷模式。冷却塔间接供冷系统原理如图2所示,3种不同模式之间切换的条件如下。

图2 冷却塔间接供冷系统原理图
图2 冷却塔间接供冷系统原理图

  1)冬季冷却塔免费供冷模式:当冷却塔出水温度低于或等于12.5 ℃时,关闭制冷压缩机,利用冷却塔通过板式换热器向空调末端提供冷量,此时阀门V2,V3,V5,V8打开,阀门V1,V4,V6,V7关闭。

  2)过渡季节冷却塔预冷模式:当冷却塔出水温度高于12.5 ℃且低于或等于18.5 ℃时,利用冷却塔冷却水供水通过板式换热器对空调冷水回水进行预冷处理,充分利用自然冷源,提高制冷主机的制冷效率,降低制冷主机的能耗,此时阀门V3,V4,V5,V6打开,阀门V1,V2,V7关闭,阀门V8用于旁通调节控制水温。

  3)夏季常规制冷模式:当冷却塔出水温度高于18.5 ℃时,利用冷水机组向空调末端提供冷量,此时阀门V1,V4,V6,V7打开,阀门V2,V3,V5,V8关闭。

3 冷却塔供冷系统冬夏季冷却水同温差和同流量控制

  数据中心机房冬夏季的通信负荷基本保持不变,由于冬季采用冷却塔供冷系统时关闭制冷压缩机,冬季冷却塔的冷却负荷相比夏季时会有所降低。因此,在冬季采用冷却塔供冷系统时需要对冷却塔的供回水温差或者冷却水流量进行相应调整。工程中常采用2种调整方式:一种为冬夏季同温差模式,即冬季工况冷却塔供回水温差与夏季工况保持一致,减小循环冷却水流量;另一种为冬夏季同流量模式,即冬季工况下冷却水循环流量与夏季工况保持一致,减小冷却塔供回水温差。水泵变速调节时的性能曲线如图3所示。

图3 水泵变速调节时的性能曲线

图3 水泵变速调节时的性能曲线

  由图3可知:冬季采用同温差模式时冷却水循环水泵的功率相比采用同流量模式会有所降低。由于冷却水供回水温差不变,循环冷却水流量降低,室外冷却水水管发生冻裂的可能性增大,系统电伴热装置的能耗会有所增加。系统电伴热装置的实际功耗受室外环境和系统运行状况的影响较大,因受实际工程进展情况所限,本文尚缺少电伴热装置实际运行的功耗数据,因此在下述计算分析过程中未涉及电伴热装置的功耗。当采用同流量模式时,循环冷却水流量不变,冷却水供回水温差降低,有利于降低室外冷却水水管冻裂的可能性,但水泵功率不变,不利于降低系统能耗。

  过渡季节利用冷却水对空调冷水回水进行预冷,提高制冷主机的制冷效率,有利于降低系统能耗。采用同温差模式时冷却水进出制冷主机冷凝器的温差大于采用同流量模式,因此,在相同的蒸发器进出水温的条件下,同温差模式下制冷主机的制冷效率会低于同流量模式。但2种模式下制冷主机的实际制冷效率还与制冷主机的实际特性相关,还应结合实际工程采用的制冷主机的型号进行具体计算。由于同温差模式下系统冷却水流量降低,采用同温差模式时冷却水水泵的耗功小于同流量模式。

4 2种模式下的系统能耗分析

4.1 冬季同温差和同流量模式下系统运行能耗对比

  当冷却塔出水温度低于12.5 ℃时,该工程采取冷却塔免费供冷模式。制冷主机关停,系统利用冷却塔提供冷却水,通过板式换热器与空调末端的冷水进行换热,充分利用自然冷源供冷,此时系统的原理图如图4所示。

图4 免费供冷工况下系统原理图
图4 免费供冷工况下系统原理图

  图5为某型号冷却塔出塔水温与冷却塔运行时空气湿球温度之间的曲线,由该性能曲线可以得到不同室外空气湿球温度下的冷却塔出塔水温,也可得到不同出塔水温所对应的室外空气湿球温度。由冷却塔生产厂家提供的冷却塔性能计算结果可知:在同温差模式下,当冷却水流量为1 009 m

3

/h,进塔水温为18.5 ℃,出塔水温为12.5 ℃时对应的室外湿球温度为3.5 ℃。在同流量模式下,当冷却水流量为1 150 m

3

/h,进塔水温为17.8 ℃,出塔水温为12.5 ℃时对应的室外湿球温度为3 ℃。通过对该地区气象参数的统计分析得到室外湿球温度低于或等于3.5 ℃的累积时间为4 462 h,室外湿球温度低于或等于3 ℃的累积时间为4 360 h。在该工况下,系统的主要耗能部件为冷却塔、冷却水水泵、冷水泵和空调末端装置。为简化整个系统的能耗计算,忽略系统在同流量和同温差模式下冷却塔风机、冷水泵及空调末端装置能耗的变化。通过计算可得:免费供冷工况下采用同流量模式的系统总耗功为3 537 530 kW•h,采用同温差模式的系统总耗功为3 459 662 kW•h,后者比前者降低了2.20%(降低77 868 kW•h)。

图5 冷却塔的性能曲线

图5 冷却塔的性能曲线

4.2 过渡季节同温差和同流量模式下系统运行能耗对比

  当冷却塔出水温度高于12.5 ℃且低于18.5℃时,该工程采取冷却塔预冷模式。冷却水在进入制冷主机之前与空调冷水回水通过板式换热器进行换热,换热后再进入制冷主机的冷凝器。

  由冷却塔生产厂家提供的冷却塔性能计算结果可知:在同温差模式下,当冷却水流量为1 009 m

3

/h,进塔水温为24.5 ℃,出塔水温为18.5 ℃时对应的室外湿球温度为11.5 ℃;在同流量模式下,当冷却水流量为1 150 m

3

/h,进塔水温为23.8 ℃,出塔水温为18.5 ℃时对应的室外湿球温度为11 ℃。通过对该地区气象参数的统计分析得到室外湿球温度高于3.5℃且低于或等于11.5 ℃的累积时间为1 892 h,室外湿球温度高于3 ℃且低于或等于11 ℃的累积时间为1 185 h。该工况下,系统的主要耗能部件为冷却塔、冷却水泵、制冷主机、冷水泵以及空调末端装置。与冬季免费供冷工况下系统能耗的简化计算处理类似,忽略系统在同流量和同温差模式下冷却塔风机、冷水泵及空调末端装置能耗的变化。

  在蒸发器进出水温相同的条件下,由于进入制冷主机冷凝器的温度不同,制冷主机的制冷效率及相应的耗功也会有所不同。通过对该工程采用的制冷主机参数的计算可以得到该制冷主机在不同工况下的制冷效率和功耗,如表3所示。

表3 不同工况下制冷主机的性能参数

表3 不同工况下制冷主机的性能参数
注:制冷主机的额定制冷量为7 034 kW,实际负载的制冷量为4 570 kW。

  通过计算可得:该工况下采用同流量模式的系统总耗功为4 272 439 kW•h,采用同温差模式的系统总耗功为4 204 790 kW•h,后者比前者降低了1.63%(降低了69 649 kW•h)。

表4 空调系统在不同工况下的运行能耗计算结果

表4 空调系统在不同工况下的运行能耗计算结果
注:变化量和变化比例是同温差模式相对于同流量模式。

5 结论

  1)免费供冷工况下,采用同流量模式的系统总耗功为3 537 530 kW•h,采用同温差模式的系统总耗功为3 459 662 kW•h,后者比前者降低了77 858 kW•h,降低比例达2.20%。

  2)预冷工况下,采用同流量模式的系统总耗功为4 272 439 kW•h,采用同温差模式的系统总耗功为4 202 790 kW•h,相比于采用同流量模式的系统,总能耗降低了69 649 kW•h,降低比例达1.63%。

本文刊登于《暖通空调》2016年第10期

作者:华信咨询设计研究院有限公司 钟克承 夏春华 潘庆瑶 高景  孙国林 陈光金 牛晓然 刘彬

关于《暖通空调》杂志

《暖通空调》创刊于1971年,是中国建筑科学类核心期刊,国家期刊奖最高奖项获奖期刊,入选2013年、2015年中国“百强科技期刊”,获得中国政府出版奖提名奖。中国暖通空调行业唯一的中央级科技期刊。本刊以实用技术为主,兼具学术性和信息性,在行业中最具影响力,被誉为权威刊物,深受广大读者喜爱,发行量在国内同行业刊物中遥遥领先。

拓展阅读

【冷却塔专用电动机】晟糖果业使用方舟闭式冷却塔:http://www.bjtcjj.cn/lengqueta/43.html

[循环冷却塔]冷却塔不断循环,排除污染物.:http://www.bjtcjj.cn/lengqueta/117.html

相关问答

问:冷却塔循环水为什么要求一定要设置全自动软化水装置

答:循环水在冷却降温过程中会有大量蒸发,水中离子浓度会直线上升,器壁和管路会产生大量结垢物,造成换热效果急剧恶化,而且容易产生各类腐蚀,所以必须要软化。

问:冷却塔循环水量计算

答:晕,你说的循环水量就是进口水量!
这个冷却塔一看就知道设计条件为:
循环水量550m3/h,设计温度43-32(湿球基本上是28,视运行地点在哪里而定)
进出水水量差了50为补给水量,这部分水量为飞溅损失+蒸发损失+排污量,不过你这水量损失也太大了!

问:冷却塔用循环水泵如何安装

答:  水泵分冷水泵和热水泵,具体安装要看冷却塔的位置与换热器的位置高低而定,冷却塔位置高,需要热水泵,换热器位置高。
  冷却塔:冷却塔(Cooling tower),是用水作为循环冷却剂,从一系统中吸收热量排放至大气中,进行冷热交换产生蒸汽,蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置,以保证系统的正常运行,装置一般为桶状。冷却塔根据其通风方式,可以分为自然通风冷却塔和机力通风冷却塔。

问:冷却塔的循环水量一般是m3/h,那么补水量是什么单位

答:动态补水,一般都会有液位控制,补水量单位也是m3/h根据当时当地气象参数,冷却塔的漂水率都会变化,每小时补水量也不一样,开塔的话补水量一般是循环量的1%~2%稍差点的塔有3%的也有,闭塔的话补水量一般跟发热量有关,根据外循环水带走的热量算一下蒸发量,在算一下机械通风造成的蒸气压变化,一般的话综合一年大概是循环量的1%左右,北方相对较高,但也实验数据上也没有超过1.5%的。

问:冷却水在冷水机组、冷却塔、冷却水泵中的循环顺序

答:冷却水泵应接在供水管上,就是的从冷却塔出来的水

问:选择冷却塔需要知道哪些参数?

答:1 冷却塔选择需要知道以下参数1)冷却塔选择:主要依据是冷却循环水量。冷却塔名义流量应满足冷水机组要求的冷却水量,冷却塔进水、出水温度应分别与冷水机组冷凝器的出水和进水温度相一致。    2)封闭型冷却塔:对冷却循环水的水质要求高,或者冷却塔周围污染较重,含尘浓度较高。   3)噪声:根据冷却塔安装位置和周围环境对噪声的要求,考虑选择普通型、低噪音型和超低噪音型冷却塔。   4)校核冷却塔的结构尺寸、运行重量是否符合安装条件。冷却水的补水量    1)蒸发损失―与冷却水的温度有关。当温度降为5℃时,蒸发损失为循环水量的0.93%;当温降为8℃时,则为循环水量的1.48%。    2)飘逸损失―与冷却塔出口风速有关,国产质量较好的冷却塔的飘逸损失约为循环水量的0.3%~0.35%。    3)排污损失―与循环水中矿物成分、杂质的浓度增加有关,通常排污损失为循环水量的0.3%~1.0%。    4)其它损失―包括正常情况下循环泵轴封漏水,个别阀门、设备密封不严引起渗漏,以及当冷却塔停止运行时冷却水外溢损失等。    综上所述,采用逆流式冷却塔,对离心式冷水机组的补水率约为1.53%;对溴化锂吸收式冷水机组的补水率约为2.08%。如果概略估算,制冷机组冷却水系统的补水率为循环水量的2%~3%。

用户评论

来自[诸城]的客户:2019-03-12 22:50:30
这个应该是在冷却塔进水口哪里安装的,冷却塔出水口的水是回到池子里面的吧

来自[鹤岗]的客户:2019-03-05 20:55:09
工业用水或者城市用水,循环时间久了会结垢。

来自[大理]的客户:2019-02-26 12:43:48
根据你的循环水量,进水温度及出水温度、湿球温度28度。
你可选一台700吨冷却塔能达到要求。

来自[荣成]的客户:2019-02-20 21:58:52
20000L的液体,不知道什么液体咋知道比热,不知道比热你咋算出总热量,题目有问题

来自[张家港]的客户:2019-02-17 20:28:39
虽然漏油,但是非常好用,强烈推荐

来自[马鞍山]的客户:2019-02-14 21:47:29
老板娘很漂亮!服务器态度超级好!安装的师傅也很仔细!

来自[姜堰]的客户:2019-02-14 15:20:25
很愉快的一次合作,之前用过该单位的产品,质量可靠,值得信赖

来自[咸宁]的客户:2019-02-13 16:00:19
手头没有选型曲线图,这个选型和热交换器的数据无关。有用的参数是:循环水量每小时40立方米(最好放量到50立方或60立方),进水温度98度,出水温度70度,还需要百度一下当地的夏季最高湿球温度,然后联系厂家让他们选高温型冷却塔。想了解计算过程,首先要理解焓湿图。

来自[禹州]的客户:2019-02-12 13:40:03
东西非常好,出乎意料,下次就来这家店了!

来自[盐城]的客户:2019-02-12 11:11:31
最小的冷却塔是50吨的,没得选择。这个流速,没有经过计算,两根DN25的管子一小时的流量10吨不到,选择流量10吨左右的泵,扬程主要看冷却塔最高点,因不知道现场条件,可估算冷却塔高度+4米=扬程,估计都不会很大,十几米扬程都够用了。

来自[阿勒泰]的客户:2019-02-12 09:54:02
很好很满意,发货也快,给个好评!

来自[晋州]的客户:2019-02-11 22:54:40
去处水中的盐类,防止结垢。

来自[德惠]的客户:2019-02-11 21:15:00
水泵一般设在水塔出来之后水位最低的位置,看实际情况如果水塔离机组较远显得不够水压的话也有在装两个水泵的

来自[衡水]的客户:2019-02-11 18:57:35
到货速度和质量都满意

来自[福泉]的客户:2019-02-11 18:17:20
循环水量当然是550m3/h,不过你的损失水量确实太大了。湿球一般是是28度。冷却温度一般能至湿球温度+4度.