一種提高水冷空調系統運行性能的改進方案

甘順水

（中國移動通信集團廣西有限公司，廣西 南寧530021）

1 概 述

冷卻水空調系統具有噪聲低、節能優點，在通信生產樓溫度控制中得到廣泛應用。

一方面，冷卻水空調系統為了達到最佳的換熱效果和降低系統的能耗，要求進入殼管冷凝器的冷水量應當與對應的空調內機產生的熱負荷一致，也就是進入殼管冷凝器的冷水流量要與機房熱負荷一致。

另一方面，若冷卻水循環系統中水流量過小，則水泵容易產生負壓，水泵葉輪產生“氣蝕”現象，進而損壞水泵。故水泵正常運行時，存在一個最低的流量參數限制，通常為設計最大流量的20%。因此，如何確保冷水流量與機房熱負荷量處于匹配狀態，是水冷空調控制系統要達到的目標。

2 水冷空調系統運行原理及存在的缺陷

圖1 冷卻水空調系統構成

冷卻水空調系統構成如圖1所示，主要由冷卻水循環系統、殼管冷凝器熱交換系統、空調內機三大部分構成。冷卻水空調系統是一種以“水”作為熱交換的媒質，使空調制冷劑在殼管冷凝器處進行換熱、降溫，從而帶走機房內部設備散發出來的熱量。冷卻塔將水中的熱量傳遞給大氣使水降溫后再循環使用。空調壓縮機產生的熱量經過與其對應的殼管冷凝器進行熱交換，空調內機的控制器根據散熱量的大小自動調節安裝在殼管冷凝器進水端的電磁二通閥，實時調整進入殼管冷凝器中的水量，以保證制冷劑維持在設定的溫度范圍內。殼管冷凝器通過進、出水匯總管路與水泵、冷卻塔形成冷水循環系統。

在冷水循環系統中，由于管路水流量是根據機房熱負荷量變化的，而水泵進出水壓差必須保持在一定范圍內，故水泵的轉速必須是變化的，工程上通過對水泵進行變頻控制來實現。

從冷水管路系統運行的效能、穩定性和水泵的壽命考慮，水泵的運轉速度不能長期處于低轉速狀態（低于額定轉速的20%），也就是要求冷水系統中的水流量不能低于額定流量的20%，實際上就是要求機房空調內機不能全部處于停止工作狀態，以保證相應殼管冷凝器的電磁二通閥有一定的開啟度，從而保證水泵的進出水流量維持在一個穩定值。

在新建機房中，初期機房在網設備少，機房發熱量少，空調投入運行的數量也比較少。若是為了達到“節能”目的而暫停大部分空調內機，則冷水循環系統的水冷必然相應減少，進而水泵存在回水量過小的危險。如何讓冷水循環系統與空調內機系統有效協同運行，需要改進水冷系統的構建方案。

3 水冷空調系統運行性能改進方案

圖2 改進后的冷卻水空調系統

為了保證冷水系統中保有適當的水流量同時又不影響空調內機自身的運行要求，只需把殼管冷凝器進水端的電磁二通閥改成電磁三通閥即可，連接方式如圖2所示。當空調內機控制器啟動電磁三通閥時，一部分冷水流過殼管冷凝器進行熱交換后，回到出水匯總管，另一部分冷水直接回到出水會總管，這樣就保證了經過水泵進、出水流量是一致的。假設空調內機全部關機，冷水循環管路也是暢通的，水泵根據管路工作最低壓差的需要，通過變頻控制，工作在最低流量狀態，以達到節能目的。

4 結束語

水冷空調存在兩個冷媒循環和熱交換系統，這兩個系統通過殼管冷凝器進行熱量交換，這是它們之間內在的關聯性，但是這兩個系統之間又存在不同的工況要求，它們之間需要在電氣上、運行管理上保持一定的獨立性。本方案把電磁二通閥調整為電磁三通閥就可以保持兩個循環系統的獨立性，方案簡單，容易實施。

［1］韓寶琦，李樹林.制冷空調原理及應用（第二版）［M］.北京：機械工業出版社，2003.

［2］唐中華.空調制冷系統運行管理與節能［M］.北京：機械工業出版社，2008.