數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)室外機(jī)散熱問(wèn)題解決方案

隨著大氣溫室效應(yīng)的加劇，夏季室外氣溫不斷攀升，給數(shù)據(jù)中心的散熱問(wèn)題帶來(lái)了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。精密空調(diào)的室外機(jī)面臨著散熱能力逐漸減弱的情況，無(wú)法有效地降低室內(nèi)溫度。此外，許多老舊的數(shù)據(jù)中心機(jī)房通常采用風(fēng)冷設(shè)計(jì)，且由于業(yè)務(wù)量的增加，機(jī)房需要不斷擴(kuò)容，但有限的空間無(wú)法容納足夠數(shù)量的室外機(jī)，導(dǎo)致室外冷凝器無(wú)法獲得足夠的氣流供應(yīng)來(lái)進(jìn)行散熱工作。在夏季高溫季節(jié)，空調(diào)系統(tǒng)頻繁觸發(fā)高壓保護(hù)，無(wú)法有效地進(jìn)制冷操作，給主要設(shè)備的正常運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。

數(shù)據(jù)中心通常采用樓層內(nèi)分布設(shè)置或室外集中區(qū)域放置方式安裝室外機(jī)。然而，在樓層內(nèi)設(shè)置的情況下，由于后期擴(kuò)容導(dǎo)致室外機(jī)密度過(guò)大，容易造成氣流短路循環(huán)或上下層設(shè)備之間的熱氣流交叉，導(dǎo)致冷凝器散熱困難，可能引發(fā)系統(tǒng)高壓宕機(jī)，造成安全隱患。如果樓層內(nèi)的室外機(jī)一側(cè)靠墻，一側(cè)為風(fēng)口，建筑外裝飾遮擋會(huì)導(dǎo)致冷凝器進(jìn)風(fēng)氣流不足。當(dāng)室外機(jī)成排設(shè)置時(shí)，進(jìn)風(fēng)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)導(dǎo)致末端空間風(fēng)量更小，散熱問(wèn)題更為嚴(yán)重。因此，需要改善室外機(jī)的散熱條件，確保數(shù)據(jù)中心設(shè)備的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)的安全性。室外集中區(qū)域設(shè)置的室外機(jī)可能會(huì)受到建筑物周圍遮擋物的影響，如過(guò)高的女兒墻或散熱空間不足。這可能導(dǎo)致夏季運(yùn)行時(shí)，室外機(jī)周圍的局部溫度升高，影響冷凝器的散熱效果，嚴(yán)重情況下可能引發(fā)高壓停機(jī)保護(hù)。

圖1 樓層內(nèi)分布設(shè)置

圖2 室外集中區(qū)域設(shè)置

室外機(jī)的散熱能力會(huì)還會(huì)受到室外環(huán)境溫度的影響。設(shè)備廠商通常將室外冷凝器的設(shè)定溫度限制在35℃。然而，在全球變暖的情況下，許多地區(qū)的夏季室外溫度可以達(dá)到40℃甚至更高。由于環(huán)境溫度升高，室外機(jī)的散熱能力下降，導(dǎo)致冷凝溫度升高，嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致高壓報(bào)警，進(jìn)而影響空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。此外，當(dāng)室外環(huán)境風(fēng)速較大時(shí)，室外機(jī)會(huì)排氣困難，甚至?xí)霈F(xiàn)倒灌現(xiàn)象

最后，精密空調(diào)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行制冷系統(tǒng)后，冷凝器盤管內(nèi)壁會(huì)自然附著熱阻油膜，同時(shí)盤管的外部散熱翅片可能會(huì)積灰或遭受日曬和雨淋，導(dǎo)致翅片腐蝕。這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致機(jī)房空調(diào)的制冷能力下降，同時(shí)外機(jī)風(fēng)扇的耗電量增加，頻繁出現(xiàn)高壓報(bào)警故障。

對(duì)此，第一種解決方案優(yōu)化布局方式。首先，在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，將部分室外機(jī)移至其他位置，確保室外機(jī)之間的間距，并將大容量機(jī)組放置在外側(cè)區(qū)域，以增加排風(fēng)的順暢程度。另外，對(duì)于被外立面裝飾結(jié)構(gòu)遮擋的室外機(jī)，可以將通風(fēng)百葉改為格柵風(fēng)口，確保通風(fēng)面積不小于70%，減少通風(fēng)阻力。如果條件允許，還可以直接拆除室外機(jī)風(fēng)口的遮擋物，增強(qiáng)室外機(jī)的空氣流通，充分利用自然風(fēng)進(jìn)行換熱。若水平安裝受限，可以考慮在豎直方向上進(jìn)行疊加安裝、隔層安裝或錯(cuò)層錯(cuò)列安裝，以減少氣流短路現(xiàn)象的發(fā)生。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)室外機(jī)的散熱效果，除了優(yōu)化布局方式外，還可以強(qiáng)化室外機(jī)散熱。目前常用的技術(shù)包括水噴淋、霧化噴淋和濕膜換熱。水噴淋主要用于應(yīng)急散熱，在夏季高溫季節(jié)使用，成本低且效果快，但耗水量大，長(zhǎng)期使用可能導(dǎo)致翅片老化。霧化噴淋通過(guò)將水霧化產(chǎn)生細(xì)小液滴，降低室外機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度，節(jié)水且節(jié)能效果顯著。濕膜換熱則是一種非接觸式換熱系統(tǒng)，通過(guò)濕膜和室外空氣進(jìn)行熱交換，有效降低冷凝器進(jìn)風(fēng)溫度，節(jié)約水資源。經(jīng)過(guò)濕膜換熱系統(tǒng)的預(yù)冷處理，可以顯著降低室外機(jī)的冷凝溫度，減少能效衰減。這些技術(shù)可以單獨(dú)或結(jié)合使用，特別適用于室外機(jī)集中安裝或散熱不良的機(jī)組。

圖3 霧化噴淋系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

圖4 濕膜換熱裝置結(jié)構(gòu)原理圖

考慮到原冷卻系統(tǒng)無(wú)法解決室外機(jī)大規(guī)模布置形成的局部熱島效應(yīng)問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)提出精密空調(diào)系統(tǒng)的改造方案。改造方案主要包括風(fēng)冷冷凝器水冷改造和室外機(jī)風(fēng)道系統(tǒng)改造。風(fēng)冷冷凝器水冷改造是在原有風(fēng)冷空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加一套水冷殼管式冷凝器。改造后的空調(diào)系統(tǒng)以水冷運(yùn)行為主，原有風(fēng)冷系統(tǒng)作為輔助冷凝器。通過(guò)先進(jìn)冷凝器和殼管式換熱器的逐級(jí)換熱，實(shí)現(xiàn)冷媒的充分換熱，發(fā)揮兩種系統(tǒng)的換熱能力。該改造方案不僅解決了原風(fēng)冷系統(tǒng)散熱不良的問(wèn)題，降低了壓縮機(jī)能耗，還提高了系統(tǒng)安全性。同時(shí)，可以利舊處理原風(fēng)冷系統(tǒng)作為備份輔助散熱裝置，節(jié)能效果顯著。

圖5 水冷改造系統(tǒng)原理圖

室外機(jī)風(fēng)道系統(tǒng)優(yōu)化主要采用安裝封閉隔板或?qū)Я髡?，增加室外機(jī)導(dǎo)風(fēng)管，引流狹小空間內(nèi)的熱風(fēng)至室外?；蛘邔?duì)部分室外機(jī)采用軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對(duì)流，增加通風(fēng)量，減少冷凝器的排風(fēng)阻力。該方案主要適用于同層陽(yáng)臺(tái)或夾層內(nèi)多臺(tái)室外機(jī)集中放置的情況，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制定具體方案，范圍較小。

審核編輯：湯梓紅