冷水流量計在空調(diào)冷卻水測量系統(tǒng)中的設(shè)計與應(yīng)用
點擊次數(shù)：1953 發(fā)布時間：2021-09-04 02:01:02
水是熱的良導體，無論是在生產(chǎn)還是生活方面，水作為導熱媒介都發(fā)揮了重要的作用。*近有一則新聞講的就是阿里云服務(wù)器機房利用大自然湖水的冷卻來對機房降溫，省去了傳統(tǒng)風冷和電力制冷巨大能耗的浪費。在華東地區(qū)的地下水資源豐富的地區(qū)，甚至有專門使用地下水恒溫的效應(yīng)進行室外空氣調(diào)節(jié)的水空調(diào)，效果也很好，并且可以節(jié)約電能。本文這里所說的內(nèi)容介紹的則是如何利用自來水作為空調(diào)環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻的載體，來迅速帶走制冷機組壓縮機轉(zhuǎn)移的熱量。著重探討一下空調(diào)冷卻水如何將冷水流量計和其他的裝置組成系統(tǒng)的設(shè)計問題。
引言
空調(diào)系統(tǒng)管路錯綜復雜，循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)以整體的形式安裝在一個經(jīng)防腐處理的金屬機箱內(nèi)，直接固定于系統(tǒng)的機房就進測量、便于觀察的墻壁上，水路，電路經(jīng)過防水接頭連接分別進入干箱和濕箱。因為水體具有很大的比熱物理特性，是良好的冷媒，因此，空調(diào)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)多是利用自來水作為冷卻的載體，迅速帶走制冷機組壓縮機轉(zhuǎn)移的熱量。本文著重探討一下空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計問題。
1.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計原則
1.1靈活性
冷卻系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)具有的特點是減少或避免與安裝新設(shè)備有關(guān)的系統(tǒng)停運。這些特點應(yīng)適用于集中站房內(nèi)的冷卻系統(tǒng)和建筑物內(nèi)的冷水管路構(gòu)架，其中一些特點包括為以后的設(shè)備，如水冷式機架、集中式空調(diào)器、計算機房空調(diào)器與集中站房設(shè)備等安裝時需預留管道閥門和管蓋。集中站房應(yīng)考慮在負荷增加時能添加冷水機組、水泵與冷卻塔。全面的靈活性時常會受到集中站房內(nèi)管道分布系統(tǒng)的限制。當數(shù)據(jù)中心在線后，從避免運行中斷和實施費用的角度看，一般禁止用改變管道尺寸的方法去求得容量增加。
1.2可擴展性
冷卻系統(tǒng)需要有擴展能力，以適應(yīng)負荷增加。建筑物內(nèi)的管路系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)能支持建筑物內(nèi)的冷負荷密度。還需考慮水泵的能耗、系統(tǒng)的靈活性和冷水儲存，以確定總投資。機房應(yīng)有足夠的空間供未來的冷水機組、水泵和冷卻塔之用。機房內(nèi)冷水和冷卻水系統(tǒng)的分、集水器的大小，從運行的*一天起到容量增加，以及達到未來的規(guī)劃容量，應(yīng)都能很好地適應(yīng)其變化。
1.3便捷性
冷卻水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)安裝方便，位置可見、易近。設(shè)計者應(yīng)提供維護與操作閥門、控制裝置、傳感器和大型設(shè)備所需的通道。在集中機房內(nèi)，可設(shè)置升降機、吊車、起重機等，用于搬動重的設(shè)備和部件。冷水管與冷卻水管的走向應(yīng)避免與冷卻系統(tǒng)的設(shè)備搬動發(fā)生沖突；像水泵、冷水機這類機械設(shè)備的布置，應(yīng)方便徹底更換；切斷閥門的位置也必須能在更換時不便服務(wù)中斷。因此，它們的布置與整個管路系統(tǒng)的集成是非常重要的。
2.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計
2.1水冷卻
水冷卻的方法采用一套復雜的外置冷卻系統(tǒng)，通過機架內(nèi)一個閉合回路水冷系統(tǒng)對電子元件進行冷卻，供水和排水管道布滿整個數(shù)據(jù)中心。這種緊湊型的系統(tǒng)能夠減少空氣流過的路徑，從而減少了風扇的能耗。這種緊湊型散熱方法*大程度上降低甚至是完全消除了冷熱空氣的混合，解決當前數(shù)據(jù)中心大幅增長的能耗成本的問題。
2.2安裝傳感器
在回水母管循環(huán)水泵的前方，設(shè)置一個引流口，通過一個針形調(diào)節(jié)閥引出一個很小的水樣，濾除較大的顆粒膠體或雜質(zhì)進入測量裝置，有效延長傳感器的維護周期，流經(jīng)電導池測量裝置之后另一端與大氣開放進入積水槽，這個測量旁流流量僅有100-300mL/min，這個水量與冷卻塔蒸發(fā)和風吹損失水量相比顯得微不足道。冷卻水管理系統(tǒng)的整體機箱盡可能與取樣點的距離就近安裝，水樣進入流通測量裝置后，可以再通過流通裝置上的兩調(diào)節(jié)閥進行微調(diào)，使出水到集水槽末端口的流量控制在200-400mL/min之間，又因為流通裝置的出水口與大氣相通，傳感器不承受壓力會使得傳感器的運行更加平穩(wěn)、使用壽命明顯延長很久。因為循環(huán)水水質(zhì)的老化是一個緩慢的進程，不存在測量數(shù)據(jù)滯后的問題，測量裝置和儀表直接安裝在一個壁掛的箱體內(nèi)，由于就近測量減少了很多干擾的可能，檢查維護顯然十分方便。加強循環(huán)冷卻水的運行管理是空調(diào)實現(xiàn)節(jié)能減排，延長設(shè)備使用壽命的重要環(huán)節(jié)，而通過電導率的變化控制循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)，實現(xiàn)有科學依據(jù)的排污、換水又是節(jié)省水力資源的優(yōu)先手段，可以有效的避免過量的排污造成水源的浪費，加大廢水處理的投入，減少藥劑的浪費，實現(xiàn)高效、低耗、節(jié)能運行。
2.3設(shè)置排污管
排污管采用插入母管的形式安裝，已獲得*大的固定強度，靠近母管的附近設(shè)置一個高壓截止閥，供檢修時關(guān)閉水源。排污管路一般在工程施工的過程已經(jīng)預留，電導率濃縮倍數(shù)超標排污是由循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)來自動驅(qū)動完成的，當達到預先設(shè)置的濃縮倍數(shù)的上限時系統(tǒng)自動啟動排污。在遭遇低氣壓引起的循環(huán)水溫度很難降下來的工況下，循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)的溫度傳感器檢測到持續(xù)超溫之后自動啟動超溫緊急換水程序，這項功能系統(tǒng)內(nèi)部自動組態(tài)指向排污，啟動同一個電磁閥實現(xiàn)緊急排污。由于靜態(tài)水壓取決于建筑物的高度，循環(huán)水的壓力可能會很高，必須選擇先導型電磁閥，并充分的考慮電磁閥的耐受壓力等級。如果空調(diào)具有利用谷電制冰水功能，當出現(xiàn)持續(xù)超溫狀況時，還能自動啟動冰水熱交換功能的循環(huán)，以*快的速度平抑熱負荷過載。
2.4測量取樣管
取樣管采用1/2無縫鋼管焊接，母管里面的開口迎向水流，避免沿管壁形成的雜質(zhì)進入取樣管線，增加內(nèi)部過濾器的負荷。針形閥上方一定要設(shè)置截止閥以便于維修。
2.5信號傳輸設(shè)計
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)具有流量統(tǒng)計功能，在排污口和補水口安裝兩臺冷水流量計，將信號傳遞給管理系統(tǒng)，因為冷水流量計具有瞬時流量和累積流量顯示與記錄的功能，可以獲得整整一個運行季節(jié)的排污量統(tǒng)計，補水量統(tǒng)計，蒸發(fā)損失量統(tǒng)計，能夠提供一個運行季節(jié)的經(jīng)濟數(shù)據(jù)的分析數(shù)據(jù)，對于提升運行經(jīng)濟性管理至關(guān)重要。為補充緩釋阻垢藥劑的補充與投加提供了數(shù)據(jù)支持，管理系統(tǒng)的內(nèi)部可以自動依據(jù)每噸水量需要補充的藥劑數(shù)量，或者通過藥劑的濃度比例自動算的補充藥劑數(shù)量，換算成計量泵的動作時間或脈沖數(shù)量，這一功能完全實現(xiàn)了藥劑投加的量化管理，及節(jié)省藥劑成本，又能有效的避免藥劑的不足引發(fā)的運行隱形事故，有效地延長設(shè)備的使用年限。系統(tǒng)在設(shè)計安裝排污冷水流量計或補水冷水流量計時充分的考慮到系統(tǒng)的壓力不確定性，安裝距離的不確定性，而選擇冷水流量計做配套，使用遠傳信號做信息傳輸。
2.6整體化機箱
循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)采用集成的模式，將電化學專業(yè)測量、人機界面、熱工測量，組態(tài)控制、專業(yè)軟件，通信軟件，取樣流通等技術(shù)全部整合成為一個整體的弱電系統(tǒng)，形成一個系統(tǒng)化的整機，系統(tǒng)具有很好的兼容性和穩(wěn)定性，客戶能夠通過一站式采購得到成套管理系統(tǒng)，并且有制造商提供技術(shù)支持和商業(yè)培訓，在產(chǎn)品升級換代時可以得到相應(yīng)的升級。循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)分為干箱和濕箱兩個部分，干箱內(nèi)部是電子系統(tǒng)，濕箱內(nèi)部是取樣流通、過濾裝置。所有的測量都在濕箱完成，僅需將水樣的管路進行連接就可以了；干箱內(nèi)部集合了全部測量和控制系統(tǒng)。
結(jié)束語
綜上所述，冷卻水的設(shè)計僅是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的一部分，采用綜合控制系統(tǒng)，可以使工程施工更加輕松，循環(huán)水系統(tǒng)得到更多的保護和監(jiān)控，確?？照{(diào)系統(tǒng)的正常運行。
引言
空調(diào)系統(tǒng)管路錯綜復雜，循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)以整體的形式安裝在一個經(jīng)防腐處理的金屬機箱內(nèi)，直接固定于系統(tǒng)的機房就進測量、便于觀察的墻壁上，水路，電路經(jīng)過防水接頭連接分別進入干箱和濕箱。因為水體具有很大的比熱物理特性，是良好的冷媒，因此，空調(diào)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)多是利用自來水作為冷卻的載體，迅速帶走制冷機組壓縮機轉(zhuǎn)移的熱量。本文著重探討一下空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計問題。
1.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計原則
1.1靈活性
冷卻系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)具有的特點是減少或避免與安裝新設(shè)備有關(guān)的系統(tǒng)停運。這些特點應(yīng)適用于集中站房內(nèi)的冷卻系統(tǒng)和建筑物內(nèi)的冷水管路構(gòu)架，其中一些特點包括為以后的設(shè)備，如水冷式機架、集中式空調(diào)器、計算機房空調(diào)器與集中站房設(shè)備等安裝時需預留管道閥門和管蓋。集中站房應(yīng)考慮在負荷增加時能添加冷水機組、水泵與冷卻塔。全面的靈活性時常會受到集中站房內(nèi)管道分布系統(tǒng)的限制。當數(shù)據(jù)中心在線后，從避免運行中斷和實施費用的角度看，一般禁止用改變管道尺寸的方法去求得容量增加。
1.2可擴展性
冷卻系統(tǒng)需要有擴展能力，以適應(yīng)負荷增加。建筑物內(nèi)的管路系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)能支持建筑物內(nèi)的冷負荷密度。還需考慮水泵的能耗、系統(tǒng)的靈活性和冷水儲存，以確定總投資。機房應(yīng)有足夠的空間供未來的冷水機組、水泵和冷卻塔之用。機房內(nèi)冷水和冷卻水系統(tǒng)的分、集水器的大小，從運行的*一天起到容量增加，以及達到未來的規(guī)劃容量，應(yīng)都能很好地適應(yīng)其變化。
1.3便捷性
冷卻水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)安裝方便，位置可見、易近。設(shè)計者應(yīng)提供維護與操作閥門、控制裝置、傳感器和大型設(shè)備所需的通道。在集中機房內(nèi)，可設(shè)置升降機、吊車、起重機等，用于搬動重的設(shè)備和部件。冷水管與冷卻水管的走向應(yīng)避免與冷卻系統(tǒng)的設(shè)備搬動發(fā)生沖突；像水泵、冷水機這類機械設(shè)備的布置，應(yīng)方便徹底更換；切斷閥門的位置也必須能在更換時不便服務(wù)中斷。因此，它們的布置與整個管路系統(tǒng)的集成是非常重要的。
2.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計
2.1水冷卻
水冷卻的方法采用一套復雜的外置冷卻系統(tǒng)，通過機架內(nèi)一個閉合回路水冷系統(tǒng)對電子元件進行冷卻，供水和排水管道布滿整個數(shù)據(jù)中心。這種緊湊型的系統(tǒng)能夠減少空氣流過的路徑，從而減少了風扇的能耗。這種緊湊型散熱方法*大程度上降低甚至是完全消除了冷熱空氣的混合，解決當前數(shù)據(jù)中心大幅增長的能耗成本的問題。
2.2安裝傳感器
在回水母管循環(huán)水泵的前方，設(shè)置一個引流口，通過一個針形調(diào)節(jié)閥引出一個很小的水樣，濾除較大的顆粒膠體或雜質(zhì)進入測量裝置，有效延長傳感器的維護周期，流經(jīng)電導池測量裝置之后另一端與大氣開放進入積水槽，這個測量旁流流量僅有100-300mL/min，這個水量與冷卻塔蒸發(fā)和風吹損失水量相比顯得微不足道。冷卻水管理系統(tǒng)的整體機箱盡可能與取樣點的距離就近安裝，水樣進入流通測量裝置后，可以再通過流通裝置上的兩調(diào)節(jié)閥進行微調(diào)，使出水到集水槽末端口的流量控制在200-400mL/min之間，又因為流通裝置的出水口與大氣相通，傳感器不承受壓力會使得傳感器的運行更加平穩(wěn)、使用壽命明顯延長很久。因為循環(huán)水水質(zhì)的老化是一個緩慢的進程，不存在測量數(shù)據(jù)滯后的問題，測量裝置和儀表直接安裝在一個壁掛的箱體內(nèi)，由于就近測量減少了很多干擾的可能，檢查維護顯然十分方便。加強循環(huán)冷卻水的運行管理是空調(diào)實現(xiàn)節(jié)能減排，延長設(shè)備使用壽命的重要環(huán)節(jié)，而通過電導率的變化控制循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)，實現(xiàn)有科學依據(jù)的排污、換水又是節(jié)省水力資源的優(yōu)先手段，可以有效的避免過量的排污造成水源的浪費，加大廢水處理的投入，減少藥劑的浪費，實現(xiàn)高效、低耗、節(jié)能運行。
2.3設(shè)置排污管
排污管采用插入母管的形式安裝，已獲得*大的固定強度，靠近母管的附近設(shè)置一個高壓截止閥，供檢修時關(guān)閉水源。排污管路一般在工程施工的過程已經(jīng)預留，電導率濃縮倍數(shù)超標排污是由循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)來自動驅(qū)動完成的，當達到預先設(shè)置的濃縮倍數(shù)的上限時系統(tǒng)自動啟動排污。在遭遇低氣壓引起的循環(huán)水溫度很難降下來的工況下，循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)的溫度傳感器檢測到持續(xù)超溫之后自動啟動超溫緊急換水程序，這項功能系統(tǒng)內(nèi)部自動組態(tài)指向排污，啟動同一個電磁閥實現(xiàn)緊急排污。由于靜態(tài)水壓取決于建筑物的高度，循環(huán)水的壓力可能會很高，必須選擇先導型電磁閥，并充分的考慮電磁閥的耐受壓力等級。如果空調(diào)具有利用谷電制冰水功能，當出現(xiàn)持續(xù)超溫狀況時，還能自動啟動冰水熱交換功能的循環(huán)，以*快的速度平抑熱負荷過載。
2.4測量取樣管
取樣管采用1/2無縫鋼管焊接，母管里面的開口迎向水流，避免沿管壁形成的雜質(zhì)進入取樣管線，增加內(nèi)部過濾器的負荷。針形閥上方一定要設(shè)置截止閥以便于維修。
2.5信號傳輸設(shè)計
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)具有流量統(tǒng)計功能，在排污口和補水口安裝兩臺冷水流量計，將信號傳遞給管理系統(tǒng)，因為冷水流量計具有瞬時流量和累積流量顯示與記錄的功能，可以獲得整整一個運行季節(jié)的排污量統(tǒng)計，補水量統(tǒng)計，蒸發(fā)損失量統(tǒng)計，能夠提供一個運行季節(jié)的經(jīng)濟數(shù)據(jù)的分析數(shù)據(jù)，對于提升運行經(jīng)濟性管理至關(guān)重要。為補充緩釋阻垢藥劑的補充與投加提供了數(shù)據(jù)支持，管理系統(tǒng)的內(nèi)部可以自動依據(jù)每噸水量需要補充的藥劑數(shù)量，或者通過藥劑的濃度比例自動算的補充藥劑數(shù)量，換算成計量泵的動作時間或脈沖數(shù)量，這一功能完全實現(xiàn)了藥劑投加的量化管理，及節(jié)省藥劑成本，又能有效的避免藥劑的不足引發(fā)的運行隱形事故，有效地延長設(shè)備的使用年限。系統(tǒng)在設(shè)計安裝排污冷水流量計或補水冷水流量計時充分的考慮到系統(tǒng)的壓力不確定性，安裝距離的不確定性，而選擇冷水流量計做配套，使用遠傳信號做信息傳輸。
2.6整體化機箱
循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)采用集成的模式，將電化學專業(yè)測量、人機界面、熱工測量，組態(tài)控制、專業(yè)軟件，通信軟件，取樣流通等技術(shù)全部整合成為一個整體的弱電系統(tǒng)，形成一個系統(tǒng)化的整機，系統(tǒng)具有很好的兼容性和穩(wěn)定性，客戶能夠通過一站式采購得到成套管理系統(tǒng)，并且有制造商提供技術(shù)支持和商業(yè)培訓，在產(chǎn)品升級換代時可以得到相應(yīng)的升級。循環(huán)冷卻水管理系統(tǒng)分為干箱和濕箱兩個部分，干箱內(nèi)部是電子系統(tǒng)，濕箱內(nèi)部是取樣流通、過濾裝置。所有的測量都在濕箱完成，僅需將水樣的管路進行連接就可以了；干箱內(nèi)部集合了全部測量和控制系統(tǒng)。
結(jié)束語
綜上所述，冷卻水的設(shè)計僅是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的一部分，采用綜合控制系統(tǒng)，可以使工程施工更加輕松，循環(huán)水系統(tǒng)得到更多的保護和監(jiān)控，確?？照{(diào)系統(tǒng)的正常運行。