通信機樓中央空調冷卻塔在線割接方案研究

羅志全，陳杏燦

（中國移動通信集團廣東有限公司廣州分公司，廣州 510000）

隨著4G和5G的快速發展，業務量的快速增加，以及時間的推移，原有通信機樓內的空調系統存在制冷效率低、故障率高等問題。而通信設備作為重要的一級電力負荷，不單單電力不可中斷，為了保障設備不會高溫宕機，在供冷方面也要求不可長時間中斷[1-7]。通信機樓內的供冷結構大多為冷水機組的供冷結構，且無充足的冗余備份下，中央空調與冷卻塔在維保、維修、更換時，都需要對機房進行保障。對于無備份冷源的機房而言，保障方式一般都是臨時建一套獨立冷源，保障的成本較高。

本文將對某通信機樓原有供冷結構進行分析，進而提出一種冷卻塔在線割接的保障方案，降低保障成本，最后對方案實施落地的效果做進一步的評估后，提供了一種較為優化的施工保障方案。

1 某通信機樓供冷結構

某通信機樓的供冷結構如圖1所示，原結構中，整棟大樓的供冷方式主要分A和B兩套系統。其中，A系統是由2臺300冷噸的約克冷水機組、3個冷卻水泵、2臺400 m3/h的冷卻塔、3臺冷凍水泵和末端負荷組成。B系統由2臺300冷噸的羿歌蒸發冷一體式的冷水機組、3臺冷凍水泵和末端負荷組成。B系統這種蒸發冷一體式的冷水機組內集壓縮機、冷卻水泵、蒸發器和冷凝器于一體，在實際運行過程中，B系統2臺羿歌機組長時間運行，冷凝器因結垢問題，無法像殼管式冷凝器可進行酸洗通炮，導致機組冷凝壓力持續升高。且機組本身產品質量問題，多處零部件故障率高，運維過程中耗費較大的成本。最大的問題是，隨著末端IT負荷的增加，羿歌機組制冷效率下降，致使這棟通信機樓在夏季無冷源備份。因此，在夏季，任意一臺機組出現故障，將嚴重影響機房供冷安全，亟需將2臺羿歌機組淘汰替換。

圖1 某通信機樓供冷結構

2 施工困難

原羿歌機組因其設計的缺陷與產品質量問題，無法滿足機房供冷需求，需將該系統替換為傳統的冷水機組+獨立冷卻塔的模式。故需要拆除2臺羿歌機組，新增3個冷卻水泵和2個獨立的冷卻水塔。但該機樓施工最大的困難是整個大樓為在用通信設備，需要在保障原有通信設備無任何影響下進行施工改造。第一個困難是如何新建水塔，原有屋面已被大量設備與管路占用，基本無空余空間，且在大樓新增水塔，一方面需要考慮防水問題，不能破壞原有防水層，以免影響6樓的設備；另一方面是承重問題，新增的2個水塔運行重量約15 t，且有其他管路等，需考慮承重是否滿足。

通過現場勘查與對原有系統的分析，考慮在1樓找個空地新建2個冷卻水塔，將原有1樓的2臺約克主機通過割接的方式，割接到系統中，此后，樓頂原來給約克主機的2個冷卻水塔即可空出來，再通過新建冷卻水管與水泵，創造條件來進行羿歌主機的更換。

3 割接方案

該施工過程最大難度在于保障難度大。可停機操作時間短的問題，經過測試，停機15 min機房即可出現高溫，停機1 h機房局部溫度可達30℃以上，這對于一些數據機房來說是相對比較高的溫度。因此，需要先解決一樓冷卻塔的割接問題，故提出以下施工割接方案，并對其進行分析。

如圖2所示，在1樓的空余位置新建了2個冷卻水塔（雙模塊機組），將固定管路與閥門準備好，該施工期間不影響原有系統的運行。通過1樓新建水塔進出水管焊接三通接口，并新建一套臨時管路、閥門與臨時水泵割接使用。

圖2 割接方案步驟1

如圖3所示，先停1號約克機，關閉1、2號閥門，開25、27、29、30、31、32和33閥門。拆除主機進出水口管件，將1號約克主機接入臨時管路，啟動水泵、開水塔風扇，最后開1號約克主機。

圖3 割接方案步驟2

如圖4所示，1樓2號約克主機停機，停水泵關閉閥門后，將2號約克主機也接入臨時系統，開26、28、34閥門。開啟2號約克主機，至此，原冷卻系統已全停，可進行排水切割與焊接。

圖4 割接方案步驟3

如圖5所示，2臺主機已通過臨時管路與臨時水泵開機運行，舊管路系統全停排水后，可對主管切割進行焊接，將13和14號閥門后接入原有冷卻水系統，并增加21和22閥門將1樓管路與樓頂管路隔離。這步切割和焊接時間約2~3 d時間。

圖5 割接方案步驟4

如圖6所示，將2號約克主機先停機，拆除臨時管路，接回原來冷卻系統，打開閥門后，開水泵并開啟約克主機。

圖6 割接方案步驟5

如圖7所示，將1號主機按相同方式接回原系統，并開機，拆除所有臨時管路與水泵。冷卻塔進出水管三通口處用法蘭盲板封堵死，至此，割接完成。

圖7 割接方案步驟6

4 方案的實施與經濟性評估

該通信機樓通過該方案現場施工（圖8），成功完成冷卻塔的在線割接，避免了2臺主機的長時間停機，保障了該機房的供冷安全，為樓頂更換羿歌中央空調創造了條件。

圖8 現場施工圖

夏季無備份冷源，若需要對樓頂2臺羿歌主機進行更換，必須先新建一套臨時的冷源。目前，新建臨時的末端冷源一般通過布置分體空調，布置到每個機房的每個通道，以確保機房在停機情況下機房供冷安全。按2臺羿歌共約2 100 kW制冷量，每臺分體空調12 kW制冷量，整棟樓需布置約175臺分體空調才可滿足機房供冷要求。每臺分體空調含主材、輔材與安裝，費用約1萬元，即若通過布置分體空調做保障，需要投資約175萬元。本文的方案主要費用在于臨時系統的搭建，實際估算得到，該臨時系統的搭建共需要投資約20萬，投資比約為9∶1，可大大降低改造投資費用。

5 結束語

本文介紹了某通信機樓的結構，并介紹了一種冷卻水塔在線割接的實施方案，分析其具有較高的經濟性，適合老舊機房的改造。