一种提高水冷空调系统运行性能的改进方案

甘顺水

（中国移动通信集团广西有限公司，广西 南宁530021）

1 概 述

冷却水空调系统具有噪声低、节能优点，在通信生产楼温度控制中得到广泛应用。

一方面，冷却水空调系统为了达到最佳的换热效果和降低系统的能耗，要求进入壳管冷凝器的冷水量应当与对应的空调内机产生的热负荷一致，也就是进入壳管冷凝器的冷水流量要与机房热负荷一致。

另一方面，若冷却水循环系统中水流量过小，则水泵容易产生负压，水泵叶轮产生“气蚀”现象，进而损坏水泵。故水泵正常运行时，存在一个最低的流量参数限制，通常为设计最大流量的20%。因此，如何确保冷水流量与机房热负荷量处于匹配状态，是水冷空调控制系统要达到的目标。

2 水冷空调系统运行原理及存在的缺陷

图1 冷却水空调系统构成

冷却水空调系统构成如图1所示，主要由冷却水循环系统、壳管冷凝器热交换系统、空调内机三大部分构成。冷却水空调系统是一种以“水”作为热交换的媒质，使空调制冷剂在壳管冷凝器处进行换热、降温，从而带走机房内部设备散发出来的热量。冷却塔将水中的热量传递给大气使水降温后再循环使用。空调压缩机产生的热量经过与其对应的壳管冷凝器进行热交换，空调内机的控制器根据散热量的大小自动调节安装在壳管冷凝器进水端的电磁二通阀，实时调整进入壳管冷凝器中的水量，以保证制冷剂维持在设定的温度范围内。壳管冷凝器通过进、出水汇总管路与水泵、冷却塔形成冷水循环系统。

在冷水循环系统中，由于管路水流量是根据机房热负荷量变化的，而水泵进出水压差必须保持在一定范围内，故水泵的转速必须是变化的，工程上通过对水泵进行变频控制来实现。

从冷水管路系统运行的效能、稳定性和水泵的寿命考虑，水泵的运转速度不能长期处于低转速状态（低于额定转速的20%），也就是要求冷水系统中的水流量不能低于额定流量的20%，实际上就是要求机房空调内机不能全部处于停止工作状态，以保证相应壳管冷凝器的电磁二通阀有一定的开启度，从而保证水泵的进出水流量维持在一个稳定值。

在新建机房中，初期机房在网设备少，机房发热量少，空调投入运行的数量也比较少。若是为了达到“节能”目的而暂停大部分空调内机，则冷水循环系统的水冷必然相应减少，进而水泵存在回水量过小的危险。如何让冷水循环系统与空调内机系统有效协同运行，需要改进水冷系统的构建方案。

3 水冷空调系统运行性能改进方案

图2 改进后的冷却水空调系统

为了保证冷水系统中保有适当的水流量同时又不影响空调内机自身的运行要求，只需把壳管冷凝器进水端的电磁二通阀改成电磁三通阀即可，连接方式如图2所示。当空调内机控制器启动电磁三通阀时，一部分冷水流过壳管冷凝器进行热交换后，回到出水汇总管，另一部分冷水直接回到出水会总管，这样就保证了经过水泵进、出水流量是一致的。假设空调内机全部关机，冷水循环管路也是畅通的，水泵根据管路工作最低压差的需要，通过变频控制，工作在最低流量状态，以达到节能目的。

4 结束语

水冷空调存在两个冷媒循环和热交换系统，这两个系统通过壳管冷凝器进行热量交换，这是它们之间内在的关联性，但是这两个系统之间又存在不同的工况要求，它们之间需要在电气上、运行管理上保持一定的独立性。本方案把电磁二通阀调整为电磁三通阀就可以保持两个循环系统的独立性，方案简单，容易实施。

［1］韩宝琦，李树林.制冷空调原理及应用（第二版）［M］.北京：机械工业出版社，2003.

［2］唐中华.空调制冷系统运行管理与节能［M］.北京：机械工业出版社，2008.