水冷空调系统（共12篇）
水冷空调系统 篇1
随着经济的发展和人民生活水平的提高,居住条件大大改善,小型别墅建筑越来越多。配套的户式中央空调得以迅速发展,不仅提高了建筑档次,而且可以引入新风,既提高了空调舒适性,也改善了室内空气品质。
户式中央空调按照输送介质的不同,可分为三种类型:风管式空调系统、水冷式空调系统和多联式空调系统。风管式安装难度大,占据大量天花板空间、运行噪音大、不易单独控制、节能效果差,一般别墅不推荐用风管机。
针对别墅消费群体的消费特点,以及结合别墅空调系统规模不大、房间个性化、使用时间差异大等特点,普遍采用的是水冷式空调系统和多联式空调系统。文章以四川省宜宾地区小型别墅为例,主要讨论水冷式空调系统在别墅中的新风处理方法,供同行参考。
1新风量及新风负荷的确定
1.1新风量的确定
别墅各房间的新风量按照星级酒店标准,见表1。
1.2新风负荷计算
2水冷式空调系统的新风方式
2.1单独设新风机组
该别墅的新风量为1060m3/h,新风负荷为8972W,所以在屋顶设一台国产最小型号的新风处理机即可满足要求,主新风管安置在预留新风竖井中,通过调节阀来调节风量。这种方式的优点是:维护管理方便,系统送风效果好。但是调节阀操作不方便。同时,新风管道需要占用部分层高空间,如果建筑没有预留新风竖井不适合安装。
2.2风机盘管处理新风
室内冷负荷、新风负荷全部由风机盘管承担,其夏季空气处理方案如图1。室外未经处理的新风直接送入风机盘管的回风箱与回风混合至C点,经盘管处理到L′点,并送至空调房间内,使室内维持设计状态N点。舒适性空调的温度精度±1℃,精度不高,对送风温差也无严格限制,故这种方案也是可行的。但在设计计算时送风状态点焓值,必须在标准风机盘管处理终状态焓值范围之内,才可选用此种方案(见图1)。
故结合图1,得到新风与回风混合后的焓值为:
摘要：住宅室内空气品质问题已越来越引起人们的关注,良好的空气环境是健康住宅的重要性能要求。文章主要讨论了别墅水冷式空调系统的新风处理方式为:单设新风机组和室内机处理新风。但是采用室内机承担新风负荷时,必须验算送风状态点焓值是否在标准风机盘管处理终状态焓值范围之内。以四川省宜宾地区某别墅为例,进行了详细的计算举例。
关键词：水冷式空调系统,别墅,新风,风机盘管
参考文献
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册(第一版)[M].北京:中国建筑出版社,1993.
[2]孙永耀,沈国民,谢军龙.利用机械通风改善住宅室内的空气品质[J].制冷与空调2006,20(3).
水冷空调系统 篇2
说到CPU水冷那还要追溯到上个世纪，早在1998、1999年左右台湾就开始流行CPU水冷散热了，DIY利用自己的条件制作出各式各样的水冷系
统，但大多以开放式结构为主，在DIY看来，当时的CPU就已经是“发热量巨大”的怪物了。大陆水冷制作相对要晚些，也大多集中在个人的制作水平上，曾经出现像杭州中裕的CoolMax等数款个人制作并销售的水冷产品，其中CoolMax水冷已经具备像样的包装和配套件，在宣传上也曾经有过动作，但由于市场响应有限，这些产品犹如过眼云烟，没有多长时间就从市场上彻底消失了。
到2003年，水冷又开始在大陆市场上活跃起来，其中以正规厂家中的澳柯玛和个人制作中的水冷王为主流，从市场推广和论坛宣传两个方面展开了水冷制作的新篇章。
新一代水冷与旧水冷相比原理并没有变化，但制作工艺却大幅度提升，大多注重全密闭式的设计，而且内地与港台个人DIY作品间的差别也越来越少，这与互联网的推广不无关系，上个世纪的水冷主要集中在少数能上网的发烧友中，随着网络的普及，越来越多的能人异士纷纷出现，行业范围远远跨越了电脑及其相关行业，精通于金属加工的朋友不胜枚举，制作这种水冷散热器更加方便，而且更加美观、实用、可靠，此外，越来越多的喜欢水冷的朋友可以在各个论坛中各抒己见，这样也推动了水冷工艺的进步，显然是互联网促进了水冷产品的进步，同时也为产品的推广奠定了基础。
随着显卡技术的快速发展，显卡上的GPU已经能够发出与CPU相当的热量，因此水冷已经不再局限在CPU了，显卡、北桥、硬盘的水冷也不断涌出，彻底让大家进入水冷的新世界。
Lumia950/Lumia950 XL全球首创的“水冷散热”模式 三星S7采用“水冷散热”
IBM水冷技术历史回顾
如今数据中心越来越追求高能效，降低运维成本和TCO，但是空调制冷成本却依旧高居不下，据统计，数据中心大约25%的能耗和碳排放量都是由制冷系统产生，如果能够降低空调制冷成本，数据中心运维成本将得以整体下降。水冷是数据中心散热的一个好办法，在水冷上，IBM进行了多年研究，其最早的水冷技术可以追溯到1966年，如今，IBM的背板换热器技术为Power System和System x用户带来了巨大的好处，能够为数据中心降低超过50%的空调需求。本文将带您回顾过去几十年中IBM的水冷技术。
1996：IBM开启水冷之旅
IBM首次在计算机上应用水冷要追溯到1966年，当时IBM推出了System/360 Model 91计算机，是当时速度最快、最强大的计算机。它主要为处理科学应用中的高速数据处理而设计，比如太空探索、理论天文学、亚原子物理学和全球气象预报。为了避免计算机过热，IBM设计了一个专门的水冷系统。
1980：芯片散热
IBM在1980年11月12日发布了IBM Model 3081 Processor Complex主机系统，它包含了两项提高效能的特性，将能耗从68千瓦降低到23千瓦，并且内置了水冷技术，直接对芯片散热，效果大大超越了传统的空气散热。
1990:8款水冷主机
1990年，IBM推出了ES/9000家族主机系统，包含8个型号，330、340、500、580、620、720、820和900，全部采用水冷技术。
2006：全新水冷方法
在2006年伦敦召开的电源及冷却高峰论坛(Power and Cooling Summit)上，IBM研究人员展示了用于提高计算机芯片冷却能力的最新结果，这是一种被称作“直接射流冲击”的全新水冷方法，在一个完全封闭的系统中将水直接喷射到芯片背部，再将水吸出。这是一套复杂的架构，采用了多组高达5万个细小喷嘴和树枝状返回结构。
2008：零排放数据中心
在2008年的CeBIT展会上，IBM展示了零排放数据中心，并公布正在开发智能的芯片水冷回路。相比传统的空气制冷数据中心，只能水冷回路不仅能降低40%的能耗，同时也能将余热再利用，比如用于家庭取暖。据报告，IBM首个原型系统已经能够将数据中心运营的四分之三能耗再利用。
2008：IBM首个水冷Unix服务器，Power 57
5在2008年4月，IBM发布了Power 575服务器，包含14个服务器节点，水管穿过机架直接进入服务器，处理器散热器上包含了水冷铜座。
2009：水冷QPACE超级计算机Green500夺冠
2009年11月的Green500榜单上，由IBM为于利希研究中心、雷根斯堡大学和乌珀塔尔大学建造的三台同样的水冷QPACE超级计算机夺冠，成为世界上最具能效的超级计算机。
2010：IBM热水冷却超级计算机Aquasar
2010年7月，IBM为瑞士联邦理工学院建设了同类别首个热水冷却超级计算机Aquasar，标志着一个新的“能源感知”计算时代的到来。这套被称作Aquasar的系统相比同等的空气冷却系统能够节省40%能耗，碳排放量降低了85%。
2012：第一台商业热水冷却计算机SuperMUC
2012年6月，IBM表示为德国巴伐利亚科学院的莱布尼茨超级计算中心(LRZ)建设的SuperMUC超级计算机将采用革命性的温水冷却方式。系统的活动组件，如CPU和内存，可以直接用最高45摄氏度的温水进行散热，以削减系统的能耗。2012年及以后：打开自来水
在温水和热水散热技术之后，IBM水冷技术还在继续创新。IBM在纽约波基普西实验室的研究人员开发出了一项新的技术，可以用自来水为计算机来散热，这样，数据中心不必再冷却水，直接采用自来水能够节省更多的能源和成本。
谷歌数据中心采用水冷技术
采用水冷服务器的主要好处是就近带走热量，可以有很高的节能效果，同时大大提高功率密度来缩小服务器的尺寸，减少风扇噪音，以及容易实现热能回收等等好处。基于这些好处，谷歌早在2006年之前就开始研究此技术，并于2009年得到其水冷服务器的专利。谷歌水冷服务器专利的主要技术特点是服务器主板两两成对安装在散热片的两个外侧，由散热片内流过温度较低的冷冻水来带走热量。其中高发热的元件，比如CPU和南北桥芯片组等靠近散热片内的冷冻水来安装，从而发出的热量被散热片内的冷冻水就近带走；而一些发热量不高的器件，比如内存和硬盘等则直接安装在稍远离三明治散热片中心的位置，部分案例中还有服务器风扇或电源风扇安装在某侧的服务器主板上，用于将内存和硬盘等的热量带走。
俄勒冈州达拉斯，进出谷歌数据中心的水管。蓝色管道供应冷水，红色管道送回
温水，以进行冷却。
图2 谷歌水冷服务器侧视图
如图2是谷歌水冷服务器的侧视图，其中中间的三明治结构部分为水冷散热片114，散热片的上下表面分别安装了两个服务器主板112a和112b以及CPU、内存等发热元件。由铝锭加工压叠压而成的散热片114的内部有多个如122这样的冷冻水通孔，用于带走散热片吸收的服务器热量。散热片114的表面则根据服务器器件的发热程度还专门刻蚀出不同深浅的平台，用于安装发热量不同的器件，比如标识为116的CPU和标识为118的芯片组等高发热量器件，置于靠近冷冻水供水通道的平台，而标识为120的内存、标识为124网络和标识为130的低发热量器件则可置于稍远离冷冻水通道的平台，部分设计中标识为126的服务器风扇等还仍然会用于给服务器表面的器件散热，下面会更为详细介绍。
采用水冷服务器来散热有很多好处，比如发热量大的器件可以高效就近在本地很快被散热片冷却，而不像传统服务器发出的热量散发到机房级，需要通过机房级大风扇、冷水机组、大功率水泵等较高能耗的传统制冷方式来实现，还不用额外冷却机房级大空间环境内的空气等。由于采用了就近散热方式，冷冻水就可以不再采用传统的7/12度供水，而供水温度可以提升到21摄氏度以上，基本就不再需要冷水机组了，大大节能还可节省设备投资。同样服务器释放出来的发热量大大减少，气流循环的风扇126也仅仅可以以较低的速度运转，大大节省服务器风扇的能耗。
图3是谷歌水冷服务器的俯视图，主板201上有6个标识为202的CPU及标识为206的芯片组，中间横向虚线部分为多根内存阵列，以及冷通道侧的网络控制器208和网络RJ45接口214等。服务器的进风从右侧进入，流经内存及周边器件，然后被标识为204的服务器电源吸入，服务器电源的风扇203既作了电源的散热风扇，同时还兼做了服务器的气流循环风扇，进入服务器的风还可以被导风板205导入到风扇内，防止冷气流短路直通。
图3 谷歌水冷服务器的俯视图
图4（a）是服务器散热片114的内部结构图，包括302和304这样的冷冻水通孔，内部流经的冷媒除了普通冷冻水外，还可以是氟化剂、食用油、乙二醇、液氮等等非导电物质。冷冻水从靠近大发热量CPU侧的306口进入，带走大部分热量后，再从小发热量的内存等附近308口流出。实际应用中，服务器机架内的水泵及阀门等提供冷冻水给到每套服务器，比如机柜内的冷冻水配水竖管（类似供电的配电PDU），通过快速连接软管（类似于供电的电源线）以及每个服务器接入水阀门（类似于供电的空开）接到每套服务器的散热片内。冷冻水竖管上级还有配水单元及供水阀门（类似于供电的配电柜及上级空开）。图4（b）是散热片的更详细侧视图，可以看到散热片400表面上有三个不同的散热平台层，用于不同发热量的器件。散热片400实际由三层铝锭402、404和406压叠而成，其中中间层的404可以为导热好的金属材料，也可以采用导热不好的塑料材料等，甚至可以不用404层，直接由导热性好的402和406压叠而成。此外412作为冷冻水输入口，而414作为冷冻水流出孔。
图4散热片俯视图
图5是两个服务器机柜502a和502b的简化图，两层导轨的两套服务器之间的部分存在一定空隙，用于机柜级气流流通，这个气流循环由每套服务器上安装的风扇来带走。由于服务器上的大部分热量都被散热片内的冷冻水带走，风扇只用于循环内存和硬盘等低发热器件的部分散热气流，因此风扇运行转速很低功耗也很少。每个散热器表面的两个服务器上器件经过精心设计，以至于服务器密集堆叠部署时，相邻两套服务器上的器件也不会互相干涉。比如上一套服务器的底部主板上的器件不会和下一套服务器的顶部主板上的器件发生干涉。同时每套服务器顶部主板上的风扇可以巧妙地同时用于本服务器顶部主板以及上面一套服务器的底部主板上的器件散热，即一套服务器的风扇可以同时用于上下两个服务器主板的散热。此外，如前面所述，这里的服务器风扇可能会单独安装较大的散热风扇，但在谷歌的水冷服务器应用中，因为内存和硬盘等需要的散热功率不大，这些风扇很可能只是服务器电源内的散热风扇。通过这些电源风扇的运转以及导风板设计，将内存、硬盘等器件的热量带走，同时兼做服务器电源的散热，最后再送到热通道内降温。由于采用了双U高的大电源风扇，可以得到更大的风量，在降低了风扇转速和风扇能耗的同时，还可以大大降低机房的噪音，提供更好的现场人员工作环境，谷歌的机房也因为冷通道维护环境舒适和机房低噪声大空间等考虑和设计，也于前几年通过了OHS职业健康安全管理体系认证。
图5 谷歌水冷服务器机柜
如前面所述，除了被冷冻水带走的热量外，主板上内存硬盘等由电源风扇循环的热量，在热通道内被热通道顶部的制冷盘管重新制冷后，再被机房级的大风扇引导重新循环回服务器的冷通道侧以及现场人员操作通道内，最后被服务器吸入重新开始新一轮循环。通过适当控制机房级热通道内的服务器出风温度以及冷冻水供水温度，或者控制IT设备级的水冷服务器进水流量，以及服务器上气流循环的风扇转速，使得整个系统高效运转在最佳节能状态。
比如控制服务器的出风温度，将散发出来的热量有效控制在较小的热通道内，得到较高的置顶空调盘管的delta T温差，温差越大盘管热交换效率就更高。且热气流不会和冷气流混合，就近被冷却盘管散热，风扇的功耗也更低。同时通过盘管顶部的机房级循环大风扇将冷却后的空气重新循环回机房的冷通道内，整个机房环境作为大的冷通道，不仅提供一个凉爽的现场运维人员工作环境，同时还兼作为整个大冷池，用于众多服务器的风扇故障备份。
图6是机房某个剖面示意图，如前面介绍，整个机房环境是个大的冷通道，用于如下图515的工作人员操作空间，兼做服务器的进风侧，实际图6右侧机柜的右边也是有类似冷通道用于服务器的进风，这里没画出来。两排机柜间的通道516作为热通道，用于汇集两侧所有服务器发出的热量（当然主要发热部分由服务器内部散热片内的冷冻水带走），热通道顶部安装着标识为514的置顶盘管，由风扇512和盘管514将热通道516内的热量制冷后再释放到整个机房大环境冷通道内。虽然下图的512风扇没有和514盘管放在一起，专门做了个热吊顶510，实际在谷歌的很多案例中512风扇会直接安装在514盘管顶部，不再建设吊顶层来减少工程的复杂度。当然盘管514也可以不用直接安装在热通道的顶部，比如安装在机柜底部等，减少盘管漏水或者冷凝水等对服务器的运行风险，总之，可以灵活安装盘管和风扇的位置，满足不同的应用和风险需求。
图6 水冷服务器机房截面图
和谷歌的微模块技术一样，谷歌的水冷服务器机房沿用了地板下供水的方案，由于需要保持水冷服务器的水质，因此主要通过板式换热器528来隔离冷冻水内循环和冷却水外循环。513a和513b是机房级主供回水管路（类似于供电主母排），而515a和515b为机柜级配水供回水管路（类似于机柜供电PDU），524a和524b为到每个服务器的供回水支管（类似于电源线），非常类似供电系统的供电路径设计。其中524a和524b为快接软管，考虑服务器故障检修和搬迁等经常性维护操作，用于和服务器散热片的快速插接。整个管路上还有很多的阀门用于防止漏水，比如竖管上的球阀527和支管自动截至阀等。而流到每个服务器的冷冻水流量则由流量计525a和温度传感器525b来控制，比如当监测到服务器温度偏高的时候，可以加大水流量或者调低冷冻水供水温度等。
优势
因为减少了风扇的数量，所以也减少了风扇所产生的振动及噪音。散热效果比风冷系统高出许多。
劣势
水冷散热器所需的用具非常庞大，占用了一定的空间。价钱比风冷系统较高。
水冷散热效果更好 篇3
水比空气更适合用于给CPU散热，因为水的比热容和导热系数更高，所以水冷系统可以更加高效地“吸”走CPU工作时产生的热量，从而更快速地降低计算机内部的温度。
技术事实
从技术上讲，水冷散热效果更好的假设毫无疑问是正确的。与传统的风扇散热系统相比，水拥有更高的比热容（单位质量某种物质升高单位温度所需的热量）和导热系数（热量以多快的速度被导出），因此水消耗热量的效率远高于空气。这也是汽车甚至核电站都采用水作为冷却剂的原因，在这些领域能否快速又高效地转移大量热能非常重要。
PC也同样如此，只不过采用何种散热方式还需要考虑每个人实际的PC使用习惯。如果是计算机硬件爱好者，希望对CPU进行极限超频，那么水冷是第一选择。在测试中，我们可以在一块华硕Crosshair V Formula主板上，使用EKL Alpenfohn K2“巨型”散热器将AMD的FX-8150处理器超频到4.8GHz，CPU的温度会增加到70℃。使用Thermaltake Level 10 GT LCS水冷散热器的话，在同样的频率下，温度可以降低到65℃。而且，在水冷散热系统下，这颗处理器可以超频到5.1GHz甚至更高。
然而，普通用户对于测试CPU的极限频率并没有多大兴趣，日常使用PC时，CPU不会经常处于满负荷状态，水冷系统和风冷系统的散热效果区别“甚微”。还应该考虑到水冷系统（水泵）在工作时会产生更多的噪音、水冷系统的功耗以及搭建水冷系统的难度。此外，容易被忽视的一点是，使用水冷系统的风险也更大，如果它的外壳阻挡了机箱内部的通风，主板上的变压器和电容器就可能会过热甚至损毁；如果水冷装置出现漏水，那么就会导致主板电路出现短路。因此，对于不经常挑战CPU极限的用户来说，还是使用传统的风冷系统“性价比”更好。
水冷空调系统设计及常见问题分析 篇4
关键词：水冷空调系统,设计,常见问题,冷源,冷冻水,冷却水
1 空调冷源(本文仅指电动压缩式机组)
关于冷源,应满足GB 50019-2003采暖通风与空气调节设计规范7.1.6条电动压缩式机组及单台制冷量“应满足空气调节负荷变化规律及部分负荷运行的调节要求”“台数不宜少于两台”等规定。
我们在考虑冷水机组配置时,应注意避免下列三种情况:
1)要避免机组台数过少。台数过少存在的问题有:负荷可靠性下降,一旦负荷高峰时机组出现故障,影响的比例就大;负荷适应性差;机组低负荷运行的概率高,由于机组在低负荷下运行的COP低,因而能耗会增大。2)要避免机组台数过多。机组台数过多有如下缺点:单机容量下降,机组COP下降,能耗高;配置的循环水泵多,水泵并联多,并联损失高,且占用机房面积大;机组台数过多,也意味着绝对故障点增多。3)要避免一味地采用等容量机组。采用等容量机组,机房布置也许会整齐划一,备品备件会少,但工程中往往有小负荷的不同使用功能的场所,如采用等容量机组,就容易造成负荷适应性差的缺点。
2 冷冻水系统
2.1 冷冻水泵流量
冷冻水泵流量应为所对应的冷水机组的冷水流量,并附加5%～10%的余量。初步设计时可参照表1估算。
2.2 冷冻水泵(一次泵)扬程的组成
1)制冷机组蒸发器水阻力:一般为5 m～7 m H2O(具体值可参看产品样本)。2)末端设备(空气处理机组、风机盘管等)表冷器或蒸发器水阻力:一般为5 m～7 m H2O(具体值可参看产品样本)。3)水过滤器阻力:一般为3 m～5 m H2O。4)分水器、集水器水阻力:一般为3 m H2O。5)制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失:一般为7 m～10 m H2O(根据实际工程计算)。综上所述,冷冻水泵扬程为26 m～35 m H2O,一般为32 m～36 m H2O。
2.3 补水泵流量与扬程的计算
系统补水量为水容量的2%,补水泵流量取补水量的2.5倍～5倍;扬程为系统最高点距补水泵接管处的垂直距离加30 kPa～50 kPa,以及补水管路的沿程阻力损失和局部阻力损失之和(沿程阻力损失和局部阻力损失一般为3 m～5 m H2O)。
2.4 冷冻水系统设计时应注意的问题
1)两管制系统冷热循环水泵宜分设;2)一次泵台数与流量应与制冷机组对应;3)水泵扬程应计算确定,不应盲目加大。
3 冷却水系统设计
3.1 冷却水泵流量
冷却水泵流量应按所对应的冷水机组技术资料确定,附加5%～10%的余量。初步设计时可参照表2,表3估算。
3.2 冷却水泵扬程的组成
1)制冷机组冷凝器水阻力:一般为5 m～7 m H2O(具体值可参看产品样本)。2)冷却塔喷头喷水压力:一般为2 m～3 m H2O。3)冷却塔(开式冷却塔)接水盘到喷嘴的高差:一般为2 m～3 m H2O。4)水过滤器阻力:一般为3 m～5 m H2O。5)制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失,一般为5 m～8 m H2O。综上所述,冷却水泵扬程为17 m～26 m H2O,一般为21 m～25 m H2O。
3.3 冷却水系统的补水量
冷却水系统的补水量包括:蒸发损失、漂水损失、排污损失、泄水损失。
当选用逆流式冷却塔或横流式冷却塔时,空调冷却水的补水量应为:电动制冷1.2%～1.6%;溴化锂吸收式制冷1.4%～1.8%。
此外还应综合考虑各种因素的影响,因蒸发损失是按最大冷负荷计算的,实际上出现最大冷负荷的时间是很短的,空调系统绝大多数时间是在部分负荷下运行的,如果把上述补水量适当减少一点,绝大多数时间都能在控制的浓度倍数下运行,很短时间内水质超出要求的范围,不会对系统产生危害。
综上所述,建议冷却水系统的补水量取为循环水量的1%～1.6%,电制冷、水质好时,取小值,溴化锂吸收式制冷、水质差时,取大值。
3.4 冷却塔的选择
1)冷却塔台数与制冷主机的数量一一对应,可以不考虑备用;
2)冷却塔的水流量=冷却水系统水量×1.2;
3)冷却塔的位置应通风良好,远离高温或有害气体;
4)冷却塔的噪声应符合有关规范要求,材质应符合防火要求。
3.5 冷却水系统设计时应注意的问题
1)冷却水泵台数和流量应与冷水机组对应。
2)冷却水泵扬程的计算要根据冷却水系统的具体情况而定,不可照搬经验值。
3)吸入管道上阻力不宜过大。如果阻力过大且返上返下管内积气,冷却水量减少,使系统不能正常运行。
4)为了避免各台冷却塔补水和溢水不均衡,当多台冷却塔并联运行,且不设集水箱时,应使各台冷却塔和水泵间的压力损失大致相同,在冷却塔之间宜设连通管或底部设公用连通水槽。
5)各塔的水位水盘应安装在同一标高上。
4 冷凝水系统设计
4.1 冷凝水管公称直径的选用
风机盘管、整体式空调器、组合式空调机组等运行过程中产生的冷凝水,必须及时予以排走。冷凝水管的公称直径DN(mm)应通过冷凝水的流量计算确定。一般情况下,每1 kW冷负荷每1 h约产生0.4 kg左右冷凝水;在潜热负荷较高的场合,每1 kW冷负荷每1 h约产生0.8 kg冷凝水。通常,可以根据空调机组及风机盘管的冷负荷Q(kW)按表4数据近似选定冷凝水管的公称直径。
4.2 冷凝水管道设计的注意事项
1)沿水流方向,水平管道应保持不小于3‰的坡度;且不允许有积水部位。2)当冷凝水盘位于机组负压区段时,冷凝水盘的出水口处必须设置水封,水封的高度应比冷凝水盘处的负压(相当于水柱温度)大50%左右。水封的出口,应与大气相通。3)为了防止冷凝水管道表面产生结露,必须进行防结露验算。4)冷凝水立管的顶部,宜设计通向大气的透气管。5)设计和布置冷凝水管路时,必须认真考虑定期冲洗的可能性,并应设计必要的设施。
5 空调系统设计中应注意的其他问题
1)空气调节区的冷负荷应进行逐项逐时计算,不应随意估算。选制冷机组时不应盲目增加系数。2)水系统的排气泄水。在水系统的高点要设排气阀,防止形成气塞;在主立管的最下端(根部)要有排除污物的支管并带阀门;在所有的低点应设泄水管。3)管道的补偿。对于长度超过40 m的直管段,必须计算伸长量,设补偿器。4)注意管网的布局,尽量使系统先天平衡。如果从计算上、设计上都平衡不了,适当采用平衡阀。5)在重要设备与重要的控制阀前应装水过滤器。6)注意管道的坡度、坡向、保温防冻。
参考文献
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008:1965-2061.
[2]GB 50019-2003,采暖通风与空气调节设计规范[S].
水冷冷水机组安全操作规程 篇5
适用范围
适用于管理处水冷冷水机组的安全操作管理。
职责
3．1
值班员具体负责中央空调的运行管理，负责主机的开停机操作及机组运行时的监控。
3．2
主管负责组织实施中央空调的运行管理，每月将运行情况和检修保养情况汇总，报工程技术主管。
3．3
管理处主任负责中央空调管理工作的督促和检查。
实施程序
4．1
操作要求
4.1.1
严格遵守《机房管理制度》和随机附带的《维护操作手册》要求，保证安全运行。
4.1.2
掌握中央空调系统各主要设备及管路系统的工作原理、构造和实际运行状况，每隔一小时巡视检查各运行参数是否在规定范围内，并做好运行记录，保证数据准确无误。
4.1.3
及时掌握外界环境温度和大厦内各部分空调负荷需求，合理调整机组、水泵等投入运行的数量及有关参数，保证设备安全运行。
4．2
开机程序
4.2.1
检查上一班运行情况，选择要启动的机组（一一配对），并检查各供电电源是否正常工作，切勿使主机控制器之电压高于正常电压10%，以免电路板损坏。电机电流要在合理范围：40%—100%。
4.2.2
油位、供油温度（32—45℃）及油压（550kPa—850kPa）正常，无渗油，颜色纯净。
4.2.3
按要求分别开启要启动的冷水机组的冷却水电磁阀、冷冻水电磁阀和冷却塔的进出水电磁阀。
4.2.4
确认各阀门打开后，再开冷却水泵和冷冻水泵，并当冷却水入水温度大于25℃时开冷却塔风机。
4.2.5
观察冷冻水及冷却水出/入水之压力（或压力差）和温度；根据厂家要求，调整手动阀门，将冷冻水出/入水压差及冷却水出/入水压差调至合适值，保证机组运行后，冷冻水及冷却水出/入水温差在5℃左右运行。
4.2.6
上述步骤完成后，检查机组状态是否满足开机条件，确认后，按负载容量选择运行主机，按启动按钮，低负载启动；稳定后再慢慢加载。
4．3
中间巡视（隔一小时一次）
4.3.1
运行时观察各主机参数（油位、油温、油压、蒸发压力、冷凝压力、冷媒温度、出入水温度及压力等）是否在正常范围。供油温度：32—45℃，油压：550kPa—850kPa，蒸发压力：220kPa—350kPa，冷凝压力：600kPa—900kPa。
4.3.2
巡检系统各设备是否正常工作，检查膨胀水箱及冷却塔水位是否正常。
4.3.3
运行时冷冻水出水温度控制在7—12℃；若出水温度小于7℃或负荷（电流百分比）低于50%达到半小时以上，则应手动停机，待出水温度升至17℃时再开主机（冷冻泵不用停）；若出水温度大于12℃且负荷（电流百分比）已达到100%并持续半小时以上，则应再开一台主机（或换开一台制冷量更大的冷水机）
4.3.4
运行时冷却水入水温度控制在25—32℃;若入水温度小于25℃，持续半小时以上，则可停开冷却塔风机；若高于32℃，持续半小时以上，则再多开一台冷却塔。
4.3.5
冷却水出水温度比冷凝器冷媒温度高1—3℃；若高于3℃以上则应检查冷凝器内的铜管是否结垢或水流量不足。
4.3.6
冷冻水出水温度比蒸发器冷媒温度高1—3℃；若高于3℃以上则应检查系统是否需充注制冷剂。
4．4
停机程序
4.4.1
把容量卸载到40%，先停主机再关油泵。
4.4.2
主机停机三分钟后，再停冷却塔风机及冷却泵。
4.4.3
冷冻泵继续运行，保证冷冻管道中的低温水能继续为业主（客户）服务，直到冷冻水温达到17℃以上，则停冷冻泵。
4.4.4
关闭各管路电磁阀。
4．5
对于使用变频器的冷却、冷冻泵操作
4.5.1
启动时在冷却、冷冻泵之变频器电源接通后，按变频器启动按钮，水泵即开始启动。
4.5.2
停泵时先按变频器停止按钮后再切断变频器电源。
4.5.3
变频器频率能按季节和负荷变化调整。
4．6
多机组并联运行操作要求
4.6.1
多机组并联运行是较大负荷下的运行方式，值班员须对机组运行、大厦负荷及负荷随时间变化的规律有充分了解，并灵活掌握其运行，达到安全运行的目的。
4.6.2
新开机组也要求保证一一配对的原则（即小主机开小泵等）。
4.6.3
开机程序同单机启动一样，但需检查并联主机和冷却塔的水量平衡。
4．7
异常情况处理
4.7.1
主机故障：值班员先不复位，保留故障显示，并通知维修工前往检查并排除主机故障，短时间内不能排除的，启动备用机组，并抄下停机时的故障和各参数，然后复位，按《共用设施设备巡视检查规程》有关描述执行。
4.7.2
管路故障：由于检修或其他原因导致冷却水或冷冻水大量外泄时，应立即按正常停机程序停止系统的运行。排除故障后，再补水投入运行。
4.7.3
停电：这种情况应关闭主机开关，保留电源指示，当长时间停电时，若油加热器有应急供电，待恢复供电后，则可重新启动运行，若无应急供电，则应等油加热器工作一天后，才可重新启动运行。
4.7.4
火警：立即关闭机组的总开关，投入灭火作战处理。
质量要求
5．1
值班员在运行中要有高度的责任心，不可应付了事。
5．2
管理处保证中央空调系统运行良好，保证设备完好率98%以上。
督促检查
6．1
管理处主任负责督促和检查中央空调的运行和管理工作。
分析改进
7．1
管理处主任对运行服务存在的问题进行分析改进。
记录、标识
8．1
解决电炉水冷件快速修补问题 篇6
1.问题背景
特钢事业部50吨电炉水冷件经常因水冷件质量、恶劣的使用条件、入炉废钢料质量等因素，造成电炉冶炼过程中水冷件漏水的情况和水冷件关水报废的现象，不仅浪费生产成本，给正常的生产组织造成重大影响，产生长时间工艺热停，同时，还会因处理不当，造成钢水喷爆和钢水穿炉的重大设备事故。
2.工艺流程简介
电炉冶炼过程与水冷件有关的主要操作环节如下图所示：
在上述所显示的操作工艺中，在虚线之间的部分是可能发生水冷件漏水的环节。
3.目前采用方法
目前解决此问题的方法是将损坏、漏水的水冷件关水。
优点：能迅速控制住漏水点，杜绝在炉内形成积水。
缺点：一是关水后的水冷件极易被高温钢渣所熔化，造成穿钢、喷爆等恶性事故的发生；二是水冷件被熔化报废，造成较大的成本浪费。
二、解题过程
1.问题分析
在电炉冶炼过程中，电极送电熔化炉料，升温是保证电炉冶炼钢水的生产条件。为了保证生产高效顺行，一般要求送电熔化炉料要快；送电过程中，有时不可避免造成联电打漏及炉料撞击造成水冷块漏水。水冷块一旦漏水，进入炉内会引起事故，因此必须要确保水冷块漏水后快速处理。
2.确定技术矛盾
（1）为快速熔化炉料，造成水冷块损坏。
（2）为保证生产高效顺行，使水冷块容易损坏。
3.查2003版矛盾矩阵
其中有4个发明原理对解决问题有启发：
03局部质量原理：将水冷块最易损坏部位加强。
13反向作用原理：结合故障水冷件在高温及受限状态下需快速修补的特点，可采用在水冷件漏水点的相反部位的对应表面开孔，在漏水部位内侧焊补，然后补焊外表面。
01分割原理：可采用将水冷件分成上下两块组装完成，修补或更换方便快速。
24中介原理：在炉料和水冷块之间加装隔离装置，防止炉料损坏水冷块。
4.最终解决方案
将整体的水冷块分割成上下两部分，当水冷块出现严重漏水时可以实现快速更换；水冷块漏水较轻时，将该水冷块的进回水阀门关闭，在漏水点的外表面对应位置开孔，对内侧漏水处焊补，再将外表面孔洞焊接好。
三、实施效果
目前对50吨电炉3#、8#水冷块进行改造。改造后水冷块的修补时间由原来的2小时减少到现在的20分钟，每年可少使用8块水冷块，预计改造后可获得20余万元的直接经济效益。
同时新的修补方式还能起到减少工人劳动强度、改善作业环境、稳定生产节奏的效果。
MRI水冷系统的技术改造 篇7
随着微电子技术、计算机技术、生物医学工程技术的飞速发展,大批先进的高端医疗设备应用到医院的临床检测、诊断、治疗、监护、康复等工作中,医疗设备为医院的可持续发展提供了良好的发展平台,医疗设备的质量保障已成为医院整体医疗质量管理的重要组成部分,如何保障设备的正常运行,及时解决医疗设备运行过程中出现的故障,保障医疗设备的正常运行,越来越受到医院各级领导的重视,我院对医疗设备实行三级保养制度,特别是大型医疗设备及其辅助设施,每日都有使用记录、核查记录,发现问题,及时汇报,及时解决。
1 水冷机组的作用
水冷机组是MRI系统极为重要的辅助设备,承担着磁体、射频功率部件的冷却功能,必须24小时连续工作,才能保证MRI的正常运行。水冷机组发生故障时,系统产生的热量带不出去,整个MRI系统就会故障停机。
2 问题的发现
我院的MRI设备使用一年后,设备经常过热保护停机,故障提示多为水冷机组故障。
3 故障统计
如表1。
4 故障分析
我院MRI系西门子1.5T产品,与之配套的水冷机组系意大利克莱门特(CLIMAVENETA) 品牌,水循环管路和储水桶由西门子指定的某家公司安装制作。
维修统计数据表明,MRI系统的故障中,水冷机组系统的故障率较高,70%的故障来自水冷机组。由维
修过程中观测到现象,分析故障频发的原因发现:
(1)系统循环冷却水的水质有问题。在用自来水应急冷却时发现,管道中残留的冷却水,水质粘稠、棕红色,设备运行过程中产生的杂质沉积在循环水中,影响热交换器的效率。每次维修保养时,水冷机组排出的水都很脏。
(2)水冷机组频繁启/停,尤其在夏季特别频繁,除水质原因外,储水箱容量小是导致启停频繁的原因之一。
(3)水冷机组故障停机不能自动重启,循环水水温能超过60℃。
(4)循环水水温过高,水冷机组故障停机,采用人工启动,水冷机组仍然会故障停机,必须人工启动几十次,水温降到15℃以下才能正常工作,每次故障维修都耗时2个多小时,才能恢复正常运行。
5 维修与改造
针对MRI水冷系统存的问题和隐患,为保障MRI的安全和正常运行,经过技术论证,我们对水冷机组的结构、功能进行了改造和增加,如图1所示,图中虚线框中的设备是改造或新增的部件,改造后设备运行效果极佳。
改造一:循环水的净化处理。水冷机组循环冷却水的水质很差,取样分析都是铁的氧化物,为去除杂质,在循环水路中增添了净化滤过装置,图1所示的B部分,过滤器采用五只20UM滤芯,保证足够的水流量,正常情况下,阀1关闭,阀2、阀3打开,水经由过滤器循环;需要更换滤芯时,打开阀1,关闭阀2、阀3,无需停机即可进行操作,过滤器上留有排水、排气阀,方便滤芯的更换工作。经此改造后,设备运行一天,取出滤芯,发现滤芯很脏,呈棕红色,取滤过后的水观察,水质清澈,更换滤芯;运行一周后再次取出滤芯察看,滤芯较干净,可以断定循环水中的杂物已被有效清除。
改造二:储水桶更新、增容。2010年8月22日,水冷机组故障停机时发现,储水桶严重漏水,已无水循环,去除储水桶的保温层观察,储水桶的焊接工艺很差,漏水多在焊接处,外表大面积锈蚀,内部更是糟糕,可以肯定,循环水中的杂质应该是由于储水桶的锈蚀产生的,决定更换储水桶。又结合水冷机组启/停过于频繁的问题,我们认为储水桶的储水量越大越好,储水量越大,所储的冷量就越多,水冷机组启/停的频率越小,有利于保护水冷机压缩机机组。原水冷机组储水箱的储水量大约为400 L,于是制作了800 L的不锈钢储水箱,进行保温处理,运行观察,水冷机组启/停的频率明显减小,达到了预想的结果。
技术改造三:增加自恢复控制装置。水冷机组故障停机时不能自动重启,而且手动重启时,水温高于16℃时,水冷机组也会故障停机,要将水温降到正常温度范围,需要手工启动几十次,易使人误认为水冷机组存在大的技术故障。克莱门特水冷机组的运行是由微电脑控制的,进出水的温度相差过大,便会故障停机。我们设计了一套简易实用的自恢复自动控制系统,如图2所示,其工作原理简述如下:水冷机组故障停机时会发出闪烁(脉动)的报警信号→J1得电闭合→延时继电器YJ1失电→KM1失电→水冷机组停机→J1失电→YJ1得电延时1-3 min后动作(可调)→KM1得电→水冷机组得电重启。如果水冷机组重启后仍然故障,自动控制电路会重复以上的动作过程,直到循环水水温正常。水冷机组真正故障时,除水冷机组自身的保护外,系统循环水的水温过升高,温度控制仪开关WS闭合→J2得电闭合→V1、V2断电关阀,V3、V4通电开阀,由外网自来水对设备进行冷却,J2-3触点锁定,水冷机组停机待修,不再进入自动循环控制,故障指示灯LAMP闪烁报警。WX为维修开关,自动接通外网自来水对设备进行冷却。
6 结论
经以上三项技术改造后,MRI水冷系统的故障率明显降低,循环水的水质一直很好,沉积在管道中的杂质逐步的以清除。
此项水冷机组的改造工作得到了西门子的认可,并欲以推广。
摘要：通过对MRI水冷系统的三项技术改造,提高了系统运行的安全性,减少了故障发生的几率。
关键词：MRI,水冷机,故障,过滤器,过热保护
参考文献
防爆变频器水冷散热系统研究 篇8
近年来,随着自动化技术的发展,煤矿井下用带式输送机、刮板输送机的功率等级越来越高,1 000kW以上的防爆变频器也得到了广泛的应用。但是,随着变频器功率等级的提高,元器件发热问题逐渐凸显。笔者通过调研发现,现阶段大功率防爆变频器主要通过普通水箱储水的方式散热。这种方式在井下温度较高时,进水温度可能高于变频器设定的保护值,容易引起器件的老化。本文通过对普通水箱的改进,将水箱中的水温控制在某一范围内,保证变频器的进水温度,从而降低变频器腔内的发热量。
1 井下防爆变频器散热方式选择
目前,防爆变频器的散热方式主要有风冷与水冷,可根据变频器功率大小及煤矿井下的实际情况,选择相应的散热方式。
1.1 风冷散热
对于功率较小的防爆变频器,主要采用强迫风冷的方式散热,其缺点是需要井下通风条件良好,并且防爆变频器散热风机容易吹入煤尘,可靠性相对较低。影响强制风冷效果的一个重要参数是风速,风速越大,散热器热阻越小,但流动阻力越大,所以适当提高风速有利于降低热阻,但风速超过一定值后再提高无多大意义。
1.2 水冷散热
对于功率较大的防爆变频器,主要采用水冷的散热方式,水冷散热效果高,可提高功率器件的稳定性[1]。
1.3 强制风冷+强制水冷方式
大功率防爆变频器壳体内部散热可选择轴流风机强制散热+水循环冷却。防爆变频器的外部散热系统应根据井下具体环境确定,在井下水量及温度均不能满足相应要求的前提下,可选择水箱加制冷系统供水。水箱主要用于供给变频器循环水,而制冷系统主要用于降低水箱温度。当水箱内温度高于某一设定值上限时,制冷系统工作,通过制冷来降低水箱内温度;当水箱内温度低于某一设定值下限时,制冷系统停止工作[2]。
2 水箱容量与制冷量的计算
根据实际测量,某品牌1 000kW/3 300V防爆变频器的散热量为40~50kW,按中间值45kW计算,则变频器每小时散热量Qs=45kW×3 600s=162 000kJ。设计制冷机每小时开停次数为3~4次,水箱内的水温从下限值15℃升高到上限值25℃的蓄冷量维持时间约为20min,则水箱的需冷量Qw=Qs/3=54 000kJ。根据热量计算公式可得Qw=4.2kJ/(kg·℃)×m×10℃=54 000kJ,可得水箱内可容纳的水的质量m=1 286kg,水箱容量V=1.286m3≈1.3m3。
为防止变频器停止使用时变频器及管路中的水流回水箱内,设计水箱的水容量为水箱内容积的60%,则水箱的内容积约为2.2m3。
根据煤矿井下相关要求,机组尺寸不能大于3 500mm×1 500 mm×1 800 mm,根据所选择的某品牌防爆变频器的制冷设备体积,可竖向设计外尺寸为1 200mm×1 350mm×1 500mm,保温厚度为30 mm,内尺寸为1 170 mm×1 320 mm×1 470mm,即总内容积为2.27m３。
箱体总面积为
传热系数K=1.13 W/(m3·℃),箱体两侧的温差t=25-15=10℃,则箱体隔热层漏热量为
设水箱壁跑冷量为Q１,R为制冷装置和管道冷损失补偿系数,直接冷却系统取1.07,间接冷却系统取1.12,本系统采用间接冷却系统,则R取1.12,总需冷量为
3 水箱的设计
整个防爆变频器水冷散热系统分为2个部分:一是氟利昂系统,为水箱中的水降温;二是水系统,保证水的循环。
3.1 降温原理
防爆变频器水冷散热系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器(板式换热器)组成,用管道将它们连接成一个密封的系统。系统中水温要求为15~25℃,本方案将水降低到15℃计算,则氟利昂的蒸发温度设定在10℃,使氟利昂与水有5℃左右的换热温差,确保水温可以降低到15℃。降温原理[3]:在蒸发器内处于低温低压的制冷剂液体与水发生热交换,吸收水的热量并汽化;产生的低压蒸气被压缩机吸入,经压缩后从高压侧排出;压缩机排出的高压气态制冷剂经过油分离器将冷冻油从制冷剂中分离出来后进入风冷冷凝器,被常温的空气冷却,凝结成高压液体,高压液体存入储液器,根据需冷量的大小供液。高压液体流经膨胀阀时节流,变成低压低温的气、液两相混合物,进入板式换热蒸发器,其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷,产生的低压气体再次被压缩机吸入。如此周而复始,不断循环。
3.2 水循环原理
降温后的水存入水箱内,经过水泵泵入变频器的冷却盘管中;水与变频器换热后,将变频器的热量带走,吸收变频器热量的水,直接进入水箱与水箱中的冷水混合;水箱中的水温升高到25 ℃时,制冷机启动为水箱中的水降温,降温后的水进入水箱,如此循环,为变频器降温。
水循环原理如图1所示。
4 散热效果验证
在环境温度为30℃左右时进行系统测试,控制系统出水温度在27~29℃之间,对变频器加载至1 MW,连续运行15h,得出温度曲线,如图2所示。由图2可见,虽然设定系统出水温度为27~29℃,而变频器检测出的进水温度略高于该温度,但不影响整体运行。通过水冷散热系统,控制变频器腔体温度不高于50℃[4],有效降低了变频器各器件的发热量,提高了各器件的可靠运行能力。
5结语
分析了目前主要的井下防爆变频器散热方式,通过计算水箱容量与制冷量,制作了样机,在地面试验过程中,散热系统效果良好。
参考文献
[1] 傅林,黄文涛.矿用隔爆型变频器散热方式的选择[J].变频器世界,2009(7):79-81.
[2] 苗盈瀛.大功率隔爆型变频器散热系统开发[J].煤矿机械,2013,34(6):59-61.
[3] 金文,逯红杰.制冷技术[M].北京:机械工业出版社,2009.
铸钢熔炼设备水冷系统改造及应用 篇9
电弧炉、中频炉和真空炉是大型铸钢生产中常用的熔炼设备。由于在熔炼炉安装施工过程中输水管材料选择不当, 生产中炉外循环系统冷却水管爆裂、遇高温高压冲击脱开、密封不严、胶管老化等现象时有发生, 大量的维修工作既增加企业生产成本, 也是安全生产的隐患。
二、原因分析
(1) 回水管不耐高温与腐蚀, 管口之间的连接老化松动, 从表面看多处呈现出鼓包状, 同时回水管防扭转能力极低。
(2) 电弧炉炉盖短网设计的旋转半径过小, 不耐冲击, 在650 m3/h的流量和0.5~0.7 MPa的水压作用下极易脱开。
(3) 设备发生故障处都采用了胶管打卡箍式连接, 橡胶圈密封材料硬度过高, 造成胶圈的弹性低, 抗老化性能差, 卡箍的密封满足不了管道的设计要求和使用寿命, 在冶炼环境下用这样的材料和连接方法, 不能确保设备工艺性能和安全要求。
三、改造措施
(1) 电弧炉。电弧炉循环冷却水管系统的材料包括管材、管件、沟槽连接件等。冶炼设备循环冷却水系统管径大、受力面积大, 冶炼过程中管道内的温差、压差大, 同时管道不断承受水锤的冲击, 因此管道及其连接件间的连接方式尤为重要。
铠装柔性不锈钢金属软管外层是不导磁不锈钢网, 可以在冶炼状态下避开高磁场, 确保冷却循环水管道系统不发热打火, 并具有防爆耐高温功能, 但使用过程的打折弯曲, 不但减少其使用寿命, 而且流量达不到使用要求。刚性连接方式的两端采用8孔法兰连接, 内部为三层布的加强胶管, 具有拆解更换快捷、省时、省力、安全、经久耐用防脱开等特点。使用钢性接头可以减少噪声和衰减振动, 使整套系统得到抗振保护, 但存在安装维护不够灵活方便的缺陷。
综合考虑以上两种连接方式, 改造中使用在DN127*7400/DN150*6400铠装防磁柔性金属软管内部设置不锈钢钢丝骨架的方式, 见图1。
(2) 中频炉。中频炉在冶炼过程中电流产生交变磁场, 处在交变磁场中的金属内部则产生交变的感应电动势与感应电流, 而感应电流的方向与炉子感应线圈中的电流方向相反。在感应电动势作用下, 被加热的金属产生感应电流, 电流通过时, 为克服金属的电阻作功产生热量。中频炉利用此热量使金属加热熔化, 因加热时在电炉周边产生较大的磁场, 所以中频炉的循环冷却水系统要求建立具备不导磁功能的冷却循环管网。
中频炉循环冷却水系统管道的口径相对较小, 但管线较长。折线形管道在其产生角变位的管段上采用刚性接头可大大减少噪声和振动, 使整套系统得到抗振保护, 也便于快速更换。改造中采用DN60×5500无碳定尺胶管和无垫密封中压无碳定尺胶管连接, 见图2。
(3) 真空炉。真空炉是冶炼特种钢的主要设备之一, 它的外网管线包括液压管线 (12 MPa×11 m) 、氧气管线 (0.8 MPa) 、冷却水管线 (0.3 MPa) 、压缩空气管线 (0.6 MPa) 、氩气管线 (0.6~0.8 MPa) 等数十条管线。所有的管线分布在移动式板链的托轨上。
真空炉管道的口径相对较小, 但管线较长, 承受的压力较大, 安装无垫密封刚性接头可以减少噪声和振动, 使整套系统得到抗振保护。改造中, 把原来的沟槽低压胶管连接改进为DN40×15/DN50×15无垫密封高压单层钢丝缠绕胶管, 见图3。
四、改造效果
水冷空调系统 篇10
VRV空调系统于20世纪90年代初引入我国, 由于它的能量可调节;节约能源;运行费用低;不需要集中机房、冷却塔等设备;节省占用空间、控制先进、运行可靠;系统布置较灵活、机组适应性好、维修方便等优点, VRV空调系统在国内乃至全球得到了极大的应用, 逐渐取代了传统空调系统的主导地位。但是, 随着多联机应用范围的推广, 风冷多联机的不足逐渐突出。由于它的室外机采用强迫对流风冷换热器, 导致了能效比相对较低;而且由于室外机与室内机存在高差, 导致制冷剂管路长度增加[1]。而同时, 21世纪初出现的水源多联式空调系统成功将热泵技术与可再生能源结合, 综合各技术优点, 因地事宜, 尤其适用于具有地下水等丰富能源的地区[2,3]。建筑能耗是能源消费结构中一个重要的成分, 大约占到40%的比例。而建筑能耗的80%又取决于采暖、通风及空调应用, 因此暖通空调系统的节能是建筑节能的关键。为了达到“节能减排”的最终目的, 我们在空调系统设计的时候, 方案的选择便显得尤其的重要, 必须因地制宜, 并且根据建筑物的功能等诸多方面的因素来选择。
2 水冷VRV多联机系统设计工程案例
2.1 工程简介
笔者有幸参与了深圳公园一号广场项目, 本项目位于广东省深圳市, 包括A, B两座商务公寓及一座办公楼C座。地下共3层, 为停车库及设备用房;A, B座公寓建筑和C座办公楼建筑均属于一类高层新建公共建筑。冬季供暖采用电加热器;夏季A, B座采用分体式空调, C座及裙楼采用VRV制冷。空调室外设计气象参数:夏季空调室外计算干球温度33.7℃, 空调计算湿球温度27.5℃, 空调室外计算平均温度30.5℃, 最热月份平均相对湿度62.8%, 大气压力100.2 k Pa, 室外平均风速2.2 m/s。冬季空调室外计算干球温度6℃, 空调计算湿球温度3.9℃, 最热月份平均相对湿度72%, 大气压力101.7 k Pa, 室外平均风速2.8 m/s。空调室内设计参数:夏季温度26℃, 相对湿度60%;冬季温度18℃。
鉴于之前已经有相关研究人员通过将风冷式多联机系统改造成水冷式多联机系统得出:水冷式多联式阻力损失、制冷量衰减百分比、能效比下降量均相对较小, 并且其节能性与经济性均优于风冷式多联机[4]。但是, 之前利用的制冷剂是R22, 并非多联机厂家实际应用的R410A;其次, 其采用的是水环工况, 由于受到建筑物区域的局限, “实现建筑区域内部的热回收”[4]并没有很好的体现, 机组的技术优势和节能效果也没有得到很好的体现;考虑到本项目周边身处闹市, 不便于地热资源的储存及利用, 占地面积大、功能分区细, 有专门的政府管道提供丰富水源, 又因为A, B座多为小面积公寓式结构, 故在此笔者A, B座选用的是分体式空调, C座与裙楼选用的是水环式水冷VRV多联机空调系统, 制冷剂选用R410A (本文中仅对多联机做相关探讨, A, B楼不在讨论之列) 。C座空调面积为18 276.3 m2, 系统总冷负荷为2 996.4 k W, 系统总热负荷816 k W。裙房空调面积为12 337.65 m2, 系统总冷负荷为3 110.8 k W, 系统总热负荷782.4 k W。
2.2 水冷VRV多联机空调系统和中央空调系统指标对比分析
空调系统“节能”不仅包含初投资、日常运行管理费用, 还包含系统保养维修维护费用。一般情况下, 大型中央空调系统的COP值比多联机空调高, 理论上节能, 初次投资费用低于多联机系统, 但其控制复杂, 实际运行维护费用常常高于多联机系统。尤其需要指出的是:传统的中央空调系统是采用二次换热, 相较于VRV系统而言, 大大的降低了系统的部分效率。利用DEST-C软件模拟两种系统方案, 电费按1元/k Wh计算, 空调制冷运行期按6个月180 d以每天8 h计算, 空调开启率按80%计算, 系统的生命周期均按10年计算。水冷式多联机年运行费包括冬、夏季冷媒侧和水侧相关设备的总电费。冷媒侧包括17台RAS-730FSNY1Q室外机、各种规格室内机、16台RAS-335FSNY1Q室外机、16台RPI-335KFYNWQ/300新风处理机。水侧包括1台冷却塔、3台冷却水泵、1台板式换热器。水冷VRV多联机系统夏季制冷/冬季制热工况电功率表见表1。
k W
根据运行天数, 多联机夏季、冬季用电度数计算公式如下:
其中, D为夏季或冬季用电总度数, k Wh;di为夏季或冬季运行天数, d;Ni为夏季制冷功率或冬季制热功率, k W;α1为同时使用系数, 取0.8。通过公式计算可得夏季用电度数是846 868 k Wh, 冬季用电度数是828 230 k Wh, 全年总用电度数是1 675 098 k Wh。可以计算得到水冷式多联机空调系统全年用电费是167.51万元。由于项目冬季热负荷较低, 所以采用电加热器制热, 并没有设置热水锅炉, 所以这项费用可省略。因此, 水冷式VRV多联机空调系统的年运行费用就是167.51万元, 通过模拟计算可知, 相较于在同种条件下的传统中央空调系统的年运行费用要低20万元左右。考虑整个系统的投资回收期为10年, 这项节省下来的费用远远超过了初期投资多于传统空调系统的费用, 充分体现了系统的经济性。
3 针对水冷式VRV多联机空调系统应用的思考
综上所述, 从经济性方面来看, 水冷式VRV多联机空调系统具有很大的优势。此外, 其具有占用空间小、设计安装方便、布置灵活、噪声低、温度控制平稳的优点。本文首先对一个已经完成的传统中央空调系统工程设计进行相关分析, 统计了其中各层空调系统的室外机型号、室内机型号、台数, 然后在这个工程的基础上进行改造, 将其设计成水冷式多联机空调系统, 选用相应的水冷式多联机, 保证室内机制冷量满足室内冷负荷要求, 多联机应用的制冷剂是R410A。通过计算两种系统形式下的初投资和年运行费, 得出两种系统形式的经济性对比分析。水冷式多联机空调系统夏季采用闭式冷却塔提供冷源, 考虑到燃气锅炉的一次能源利用率较低, 冬季供暖采用电加热。同时, 由于系统采用的是水环式水冷VRV多联机, 故它的作用原理与常见的风冷式类似, 这样就导致了城市热岛效应。如果将系统工况设计成地源热泵, 或者对C座及裙楼进行合理的分区, 将冷、热量进行转移并加以利用的话, 这种形式的系统节能更加明显。由于水冷式多联机的室外机可以安装在层内, 很大程度上减少了制冷剂管段的长度, 降低了整个制冷剂管路的压力损失, 从另一个角度来说, 也降低了系统的能耗, 提高了系统的能效比。因此, 为了顺应中国“节能减排”的方针政策, 不久的将来水冷式VRV多联机空调系统将会在暖通行业中占主导地位。
摘要：介绍了水冷式VRV空调系统的应用背景, 通过工程设计实例, 对VRV多联机空调系统和传统空调系统投资及运维指标进行了对比分析, 指出VRV多联机空调系统在使用和管理、年运行管理维修 (护) 费用、能源利用率及环保等方面, 均优于传统中央空调系统, 具有明显的经济及节能优势。
关键词：水冷,VRV,应用
参考文献
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水冷空调系统 篇11
其实，利用水冷对处理器进行散热并不是一项新技术，而Cooligy公司的创新之处在于直接将水冷技术应用于处理器上。其采用的方法被称之为活性微通道制冷（Active Micro-Channel Cooling ，AMC），具体的方法是在芯片上层的硅层上制造出数百条微小的通道，当水或其他液体沿着这些微小的通道流动时，就可以迅速地将热量散出。据称，该技术可以在确保不向笔记本电脑、台式PC和服务器的热量管理系统施加额外压力的前提下，提高系统的运行效率。
Cooligy公司称，AMC技术对处理器的散热效果非常好，可以达到每平方厘米1000W，而目前最好的散热系统所能达到的效果仅为每平方厘米250W。另外，AMC技术采用一种电晶体泵来驱动水流，因此没有噪音，适合长期使用。
浅谈齿轮箱水冷系统故障处理 篇12
齿轮箱是高炉炉顶核心设备之一, 由气密箱与行星减速机两部分组成, 其零部件加工工艺复杂, 装配精度高, 在重载、高压力、多粉尘、高温度的炉内工作, 负责完成高炉正常生产所需要的各种布料模式。其运行状态好坏直接影响着高炉设备的稳定运行。为了保证齿轮箱内部的轴承等传动零件的正常工作, 要求气密箱工作温度<70℃, 因此在气密箱旋转底盘的外侧装有隔热耐高温的冷却板, 冷却板由蛇形冷却水管组成。同时向齿轮箱通入高于炉内压力0.01MP的氮气, 使含有大量粉尘的煤气不能进入齿轮箱。而行星减速机处于大气环境中, 不用进行冷却。
齿轮箱水冷系统在密闭环境中运行, 很多故障不易发现, 即使发现也不易检修, 给高炉生产带来诸多不利影响。齿轮箱水冷系统由上水槽、冷却板、下水槽及其连接管组成, 如上图。其主要故障是向炉内漏水, 水箱液位自动下降。为此, 对故障产生的原因进行分析并采取相应的措施。
一 故障原因分析
对于齿轮箱水冷系统向炉内漏水, 水箱液位自动下降的问题, 有以下几个方面的原因:
1. 上水槽有水溢出。
导致水溢出的原因:a.齿轮箱冷却板被油污垢堵塞;b.溢流水管堵塞;c.连接上下水槽和冷却板的管道堵塞。
2.下水槽有水溢出。
导致水溢出的原因:a.回水管道堵塞;b.回水阀门损坏。
二 处理方案
1.判断漏水方位
将齿轮箱冷却水流量调整到20m3/h, 氮气开度10%, 模拟齿轮箱正常工作时的状况, 观察齿轮箱漏水状况, 确定是上水槽还是下水槽漏水。
2. 上水槽漏水处理
这是最常见的故障。原因是齿轮箱冷却系统在经过一定时期的运行后, 水垢和污物会在冷却板的蛇形管内堆积, 使水流量减少, 而供水量不变, 就会导致上水槽漏水。
不严重情况下, 即冷却板没有完全堵死, 通过酸洗冷却板和连接管道即可解决。具体操作方法:拆卸冷却板首尾法兰, 将所有冷却板用快速接头串联, 一头接水泵, 一头接酸洗槽, 给冷却板打酸循环。如图2。
注意:酸洗时酸要用弱酸, 如10%氨基磺酸+少量盐酸, 否则易腐蚀设备;酸洗时间要求管路气泡完全消失为止。
严重情况下, 如冷却板完全堵死, 酸洗不起作用时, 又该怎么办呢?我公司就曾遇到过这种情况。当时, 我们经过认真分析与研究, 在不更换冷却板的前提下, 想出了两个方案。通过往冷却板里穿铁丝, 待铁丝放不进去时, 就是堵塞的位置, 量一下铁丝的长度。然后割开冷却板护板, 露出里面的蛇形管, 根据铁丝的长度, 大致确定冷却板的堵塞位置。确定了位置, 就好处理了。在水管上打孔, 疏通。这套方案比较繁琐, 费时费力, 但能彻底解决问题。
后来, 我们经过反复思考, 又想出一个更快捷更省力的方法, 那就是接高压油如13Mpa的压力油, 将之冲开。高压油, 一般现场液压系统就能满足条件, 如高炉上料闸液压系统, 完全可以就地取材, 方便。待冷却板疏通之后, 再按前面的方法进行酸洗。
3. 下水槽漏水处理
由于回水管道比较粗, 所以下水槽一般不会堵塞。即使堵塞, 酸洗一下即可解决问题。当然, 如果回水管道阀门损坏了, 打不开也会造成漏水, 这就要更换阀门了。
三 结束语
通过这一系列的工作, 基本上可以将齿轮箱漏水问题解决。另一方面, 本着高炉顺行, 延长齿轮箱使用寿命的原则, 要以预防为主, 做到防患于未然, 可定期对齿轮箱水冷系统进行酸洗, 而且水冷系统的水尽量使用软水, 避免水垢的产生, 从而减少甚至杜绝故障的出现。
参考文献
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