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1.1 冷冻水系统（主要点蚀） 冷冻水系统补水通常是经过软化水装置处理后，由定压装置补水泵补充到系统中。由于冷冻水系统是闭式系统，水质不受外界环境的影响，冷冻水的温度以及水量基本保持不变，水的浓缩倍数不变，水中各种离子含量基本不变，因此冷冻水系统结垢和腐蚀现象不明显，点蚀（孔蚀）为主。 1.2 冷却水系统（主要结垢） 开式冷却塔通常以自来水作为补充水源，由冷却塔补水管直接补充，通过浮球阀控制启停。随着开式冷却塔中循环水不断蒸发，水中的Ca2+、Mg2+等离子浓度不断增加，水的硬度、碱度、离子含量等均会成倍增长，从而加重设备及管道的结垢、腐蚀程度。 图1 开式冷却塔黏泥和结垢照片
2.1 影响结垢因素 1）水温（越高溶解系数越低） 冷却水溶解的Ca2+、Mg2+等离子的溶解度随着温度的升高而减少，因此水温越高其越容易结晶析出，同时随着温度的升高，各种离子的活跃性越强，水垢的附着速度越高。冷却水温度越高其蒸发速度越快，水的浓缩倍数提高越快。 2）流速（越低结垢越重） 水垢的附着速度随着流速的增大而减小。当水流速度达到一定速度以上，蒸发后离子的结晶水垢以及沉积物等杂质很容易被冲走，不易沉积。相反如果流速小，很容易就会在设备或管道的死角、拐弯等地方沉积，日积月累将影响系统的正常使用。因此适当提高循环水的流速可以在一定程度上延缓结垢。 3）材质、表面的光滑度（光滑系数越低结垢越重） 水垢的附着速度还和管道、设备换热器内管道的材质以及表面的光滑程度密切相关。通常管道内壁表面越光滑，水垢越不容易附着。 4）当地的水质条件 2.2 冷却水系统结垢的危害 1）降低换热效率，增加能耗换热器及冷水机组换热管一般采用紫铜管，铜的导热系数为383.8W/m，而结垢后碳酸盐的导热系数为0.46W/m，只有铜的0.12%左右，大大降低换热效率，据统计系统结垢1mm，换热效率降低约30%左右。因此，管道内壁结垢后冷水机组冷凝器的换热效率明显降低，为达到与结垢前相同的制冷量，空调系统的能耗将会显著增加。 2）降低水流量 冷水机组换热器、冷却塔填料等为了增加换热效率，通常管径或板片间隙都比较小。这些管道及换热板片一经结垢就会降低系统的循环水流量，严重时甚至堵塞管道。 3）影响设备的使用寿命，增加运行风险 数据中心空调系统在设计时通常要考虑制冷量的冗余和制冷主设备的备用。由于冷却水系统结垢造成循环水流量降低、换热器换热效率降低，造成制冷机组的制冷量降低。当制冷机组提供的制冷量达不到机房制冷负荷的要求时则需要开启备用机组。由于制冷量的冗余和制冷主设备的备份减少，增加了整个空调系统的运行风险，在一定程度上影响了制冷设备的使用寿命。 4）增加维护成本 由于冷却水系统出现的结垢、腐蚀、黏泥、微生物滋生等问题，数据中心运行维护部门每年都要定期组织清洗、保养冷冻机组和冷却塔等相关设备。清洗和保养次数的增多大大增加了维护成本。 3.1 控制冷机回水温度（越低越好） 夏季空调系统采用冷机制冷模式，冷却塔进水温度通常在37℃左右，由于外界环境温度较高，甚至能达到40℃以上。冷凝器所需换热量可由冷却水流量和温度计算确定，在冷凝器换热量不变的情况下，可通过控制冷却水流量或开启风扇增加蒸发以控制回水温度的上限值。 3.2 控制水质的浓缩倍数（越低越好） 该数据中心空调水系统现场取样检测结果为开式系统循环水浓缩倍数达到24，已经远远超过循环水的控制标准。通过控制循环水的浓缩倍数，减少各种离子的浓度含量，从而减少离子的结晶析出，达到减少水垢及杂物的沉积。 3.3 自动添加水质处理药剂（阻垢、除菌） 在水循环系统设计时增加相关水质处理设备，定期自动采集水质，在线进行分析，根据分析结果自动对水系统添加阻垢及除菌药剂。杜绝在运行使用中为减少生产成本不加药、少加药的情况出现，保证药剂的持续稳定供给。实践表明，自动加药装置的控制方案的控制效果要明显优于常规加药装置。 3.4 定期排污、淤泥处理 在运行阶段定期对循环水进行更换，补充新的水源以降低水质浓缩倍数。开式冷却塔受外界环境影响风吹、日晒、雨淋，运行一段时间后在集水盘出水口处或是在水盘角落会沉淀聚集淤泥或杂物，需对淤泥及其杂物进行定期清理，避免随循环水进入系统，堵塞换热器。 3.5 适当提高流速 在条件允许范围内适当提高水泵的转速或扬程，提高水流速度，可以适当减缓设备的结垢程度。 3.6 定期检查设备 定期检查冷却填料是否出现堵塞，布水器布水均匀，风扇转速及转向；水泵叶轮、风扇联轴器、温升、进出口压力；冷机蒸发器、冷凝器的进出口压力、温度等，通过定期检查设备以确保空调系统能够安全稳定运行。 3.7 其它技术手段，如反渗透、软水、光谱感应等，但是都有一定的局限性。 数据中心空调冷却水系统结垢问题严重影响着空调系统的安全稳定、高效节能运行，增加了空调系统的能耗，甚至影响到制冷设备的使用寿命。造成冷却水系统结垢的原因和影响因素较多，因此，空调水系统水质处理控制应在设计阶段整体考虑，根据不同地区的水质情况、土建特点及环保要求综合考虑。 |
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