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冷却塔在数据中心的应用

　多年来，由于增加服务器的密度并减少其体积的大小，服务器的密度变得越来越高，数据中心正日益产生更多的热量。因此，每平方英尺产生热量的瓦数正在不断上升，这种功率密度的增加严重制约了传统的冷却方法和技术。同时，大量的能源应用于数据中心之后转换成大量的热，这是一个周而复始的过程，鉴于这种能源消耗与能源成本，专家一直在寻找既能降低能源成本又环保的方法。其中一种方法是使用冷却塔。漏水会提高耗水量，如果是玻璃钢冷却塔我们可以采用清理表面，打磨干净，用清洗剂脱脂，用环氧修补剂加上玻璃纤维带进行修补的办法。本文就冷却塔的工作原理及应用特点做简单介绍。

　　正如它的名称表明的那样，冷却塔是一种塔状设备，负责冷却数据中心并把废弃的热量排放到大气中。冷却塔使用冷却水或者仅仅使用空气消费数据中心废弃的热量。冷却塔有各种尺寸，简单的冷却塔有房顶高，巨大的冷却塔占地面积直径达100米。这只是打个比方，总归湿球低一点的地方，同样的塔处理水量湿球低的地方，水塔处理水量要大点，这样考虑到成本的问题，水塔就可以选小点，比如说新疆的湿球低的地方就可以选100LKM的闭式冷却塔。数据中心安装多大尺寸的冷却塔主要取决于需要清除的热量总量和其它相关的因素。

　　冷却塔的工作原理:冷却塔是利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去设备或制冷空调中产生的废热的一种设备。基本原理是：干燥(低焓值)的空气经过风机的抽动后，自进风网处进入冷却塔内;饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热(高焓值)的水自播水系统洒入塔内。使耐火材料的侵蚀内型线接近操作炉型，对高炉内煤气流的合理分布、炉料的顺行起到良好的作用。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与不的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，带到目前为走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。

　　冷却塔的工作过程：圆形逆流式冷却塔的工作过程为例，热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面;干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高晗值的热风从顶部抽出，进入塔内的空气、是干燥低湿球温度的空气，水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差，当风机运行时，在塔内静压的作用下，水分子不断地向空气中蒸发，成为水蒸气分子，剩余的水分子的平均动能便会降低，从而使循环水的温度下降。从以上分析可以看出，蒸发降温与空气的温度(通常说的干球温度)低于或高于水温无关，只要水分子能不断地向空气中蒸发，水温就会降低。但是，水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时，水分子不断地向空气中蒸发，但当水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，而是处于一种动平衡状态。闭式冷却塔是一个散热装置，是一种利用水的蒸发吸热原理来散去工业上或制冷空调中产生的废热以保证系统的运行的装置，他能将冷却水的温度降下来。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量，水温保持不变。由此可以看出，与水接触的空气越干燥，蒸发就越容易进行，水温就容易降低。

　　由此可见，冷却塔的工作原理很容易理解。简单的说，通风的空气从正确的角度吹向滴下来的水，当空气通过这些水滴的时候，一部分水就蒸发了，由于用于蒸发水滴的热量降低了水的温度，剩余的水就被冷却了。这种方法的冷却效果依赖于空气的相对湿度以及压力。

　　蒸发的水的总量随着湿度的下降而增加，剩余的水的温度也随着下降。换句话说，湿度越低，冷却塔的冷却效果就越好。普通的冷却塔有各种形状和尺寸。根据工作量的需求和安装的位置，有的冷却塔形状像一个倒着放的漏斗，有的冷却塔像一个小箱子。

　　必须要记住，安装冷却塔的初成本肯定比安装那些没有冷却塔的传统的冷却系统高得多。但是，这肯定是一次性的成本，但是每一年节省的成本将不断增加。因此在一段时间里，冷却塔肯定能够节省大量金钱和珍贵的能源。也就是说，闭式冷却塔运行的时候，需要具有一定的压力循环才可以。考虑到全球的能源状况，节省能源是更加重要的。

　　冷却塔在数据中心的应用已经受到了重视，英特尔近介绍了它在两个高密度数据中心成功地使用冷却塔的情况，通过使用湿气节能设备减少了冷却设备的电源消耗。采用这种方法每年能够节省14.4万美元电费。无论按照什么标准衡量这都是很大的节省。

　　不过在英特尔的这个冷却塔试验中还发现这种节能设备的也许没有初看起来那样节省。这种矛盾的原因是冷却塔需要一个庞大的加湿系统和预热。这将增加整个系统的成本和复杂性。

　　还有一个争论说由于使用冷却塔的这种节能设备的湿的方面需要更多的温度较低的水，因此，冷却塔风扇部分将消耗更多的能源，所以它并不便宜。但是，试验结果表明这没有负m的影响，冷却塔从长远看仍是节能的。

　　因此，我们看到，冷却塔是利用自然的免费的空气在工业机构和数据中心提供冷却的一种的方法。从长远看，这种方法实际上节能的。期待冷却塔在未来能增加应用，从而在给企业带来好处的同时能够节省更多的宝贵的能源。也就是说，无论冷却塔设计多么先进，冷却后的水都只能理论上接近湿球温度。但是任何单个的策略都会有自己的局限性，因此，数据中心要达到d限度的节能效率就需要采取全m的方法，CIO们需要把行业中目前所有的降低能耗的方法智能地组合起来，寻找减少能源消耗的新途径。

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闭式冷却塔的应用场合

闭式冷却塔可用于蒸馏塔、冷冻机的制冷剂冷凝和甘油冷凝等工艺蒸气的冷凝，也可用于汽轮机、蒸汽喷射式冷冻机、蒸发罐和废蒸汽冷凝器等设备中的水蒸汽的冷凝，还可作为空压机水冷器、发动机套管水冷器、变压器油冷器和压缩机排气冷却等冷却器用途。下面详细介绍下闭式冷却塔的应用场合。因此，闭式冷却塔得到了十分广泛的使用，下面介绍下闭式冷却塔在空调系统中时候的应用。

1. 炼铁厂高炉软水闭路循环；

2. 炼钢厂的加热炉、结晶器、氧枪等装置的冷却水系统；

3. 轧钢厂、焦化厂的冷却水系统；

4. 鼓风机、电机、轧钢机等设备的冷却水系统；

5. 中频感应电炉、中高频电源与电控、熔炼炉、透热炉、淬火炉、真空炉、感应保温炉的的冷却水系统；

6. 机加工设备的油路冷却和磨具冷却；

7. 铸造、锻造、焊接设备的内部工艺水冷却；

8．炼油化工厂的低温位油品冷却、各种塔顶油气的冷凝冷却、蒸气及其它工艺介质的冷凝（冷却）；

9．与玻璃熔窑、单晶或多晶炉配套；

10．大型注塑机的水冷系统。

闭式冷却塔的各部件特点

闭式冷却塔是将管状的换热器放在塔内，通过空气的流通，喷淋水与循环水的热交换来保证降温的效果。并且，闭式冷却塔的结构为全封闭模式，进行换热的水不会被污染，从而可以有效的保护主设备的正常工作。下面，分别介绍下闭式冷却塔各部件的特点。

1，换热器――性能

该系列冷却塔全部采用改良型g效换热器。换热盘管在传统基础上进行优化，采用椭圆形截面，可有效降低空气侧阻力，更适应较大的喷淋水量；由于管间距减小，提高了单位体积的换热管数量，增大了换热面积，换热效率明显提高。向下流动的管内工作液和向动的管外空气具有j的换热效果。整个换热器由一个或多个盘管组构成，四周均以钢框架箱围护，坚固耐用。国内闭式冷却塔的发展趋势和发展空间随着我国工业的迅猛发展，闭式冷却塔会有迎来良好的发展前景。盘管组材质为优级钢管，全部钢管均顺管内工作液流动方向适当倾斜，便于工作液流出，制作精良，并须经过2.5MPa的耐压检测才准予出厂，每件盘管均经过规范的热镀锌进行防腐。

2，塔体结构――稳固耐用

冷却塔结构设计简单、合理，稳固耐用。集水箱及塔体采用热镀锌钢板，防腐性能优良，可正常使用15年以上。也可以根据用户需要部分或全部采用304或316L不锈钢制作。

3，传动装置――运行可靠

风机采用的g效机翼型FRP材质或铝合金材质风机，噪声低、风量大，运行平稳，出厂前经平衡校正以确保其稳定性。电机为清华大学设计的冷却塔专用电机，、噪声低、经久耐用，F级绝缘，防护等级IP55。冲洗管路、向水箱加水安装结束后先加入适量自来水，打开水泵冲洗管路，使用几天后，再排去自来水换上满箱（500kg或1000kg）软水（或蒸馏水）即可正常使用。减速装置采用皮带减速（N≤11kW）和齿轮减速（N≥15kW），均采用高强材料、进口轴承和进口高强度传动三角皮带，适应长期连续平稳运行的要求。

4，风筒装置――美观耐用

采用中外合资聚酯树脂和胶衣，优级无碱玻纤布及辅材。每件产品经由y流的模具、先进的设备、合格的人员、规范的操作和严格检验终产出，确保品质无暇、使用20年以上。

5，喷淋装置――布水理想

喷淋管道全部采用UPVC管材，重量轻，水流阻力小，耐腐蚀，可使用20年以上。ABS喷头，喷洒均匀，流量系数高，不堵塞，易于更换。采用大流量低扬程水泵，户外型电机F级绝缘，防护等级IP55。玻璃钢也是分为不同的纤维复合材料，比较常见的有：碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等。不锈钢滤网能有效隔离杂物，低位水泵吸入口确保吸水始终顺畅，整个水泵装置运行平稳可靠，易于维护。

6，收水装置――漂水微乎其微

收水装置采用PVC高x收水器，漂水低至人无法感知，可忽略不计。重量轻，不腐蚀，氧指数大于40，阻燃性能佳。也可以根据用户需要采用不锈钢材质。