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数据中心(IDC机房)暖通设备-冷水机组

介绍

数据中心（IDC机房）暖通设备-冷水机组介绍

随着互联网行业高速发展，数据业务需求猛增，数据中心

单机柜功率密度增加至6~15kw，数据中心的规模也逐渐变大，
开始出现几百到上千个机柜的中型数据中心。随着规模越来越

大，数据中心能耗急剧增加，节能问题开始受到重视。
在办公建筑中大量采用的冷冻水系统开始逐渐应用到数据

中心制冷系统中，由于冷水机组的COP可以达到6以上，大
型离心冷水机组甚至更高，采用冷冻水系统可以大幅降低数据
中心运行能耗。本文主要介绍冷冻水系统的核心制冷设备-冷

水机组。

1、冷水机组在冷冻水系统中的作用及位置
冷水机组的作用：为数据中心提供低温冷冻水。

2、离心式冷水机组在的结构

冷水机组按结构和工作原理上的差别可分为活塞式、螺杆

式、离心式等几种不同形式。

按冷凝器的冷凝方式可分为水冷式和风冷式。

冷水机组包括四个主要组成部分：紧缩机，蒸发器，冷凝
器，膨胀阀，这些构件实现了机组制冷。
中大型数据中心多采用离心水冷式冷水机组，组件有冷凝
器、蒸发器、电动机、膨胀阀、齿轮、叶轮、预旋转导叶等。

3、冷水机组制冷原理

冷水机组是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换，冷媒
系统在蒸发器内吸收高温冷冻水（21℃）水中的热量，使水降

温产生低温冷冻水（15℃）后，通过压缩机的作用将热量带至

壳管式冷凝器，由冷媒与低温冷却水水进行热交换，使冷却水
吸收热量后通过水管将热量带出到外部的冷却塔散热。

如图，开始时由压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂

气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷
凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流

入热力膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入壳管蒸发器，

吸收蒸发器内的冷冻水的热量使水温度下降；蒸发后的制冷剂
再吸回到压缩机中，又重复下一个制冷循环。

4、离心式压缩的原理

电动机动员紧缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体

被甩到事情轮后面的扩压器中去。而在事情轮中间形成稀薄地

带，前面的气体从事情轮中间的进汽部份进入叶轮，由于事情

轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了气压机
中气体的连续流动。气体因离心作用增加了压力，还能够很大
的速度分开事情轮，气体经扩压器逐渐降低了速度，动能改变
为静压能，进一步增加了压力。6、油路冷却循环（开式电机

与闭式电机）

闭式电机：低温制冷剂分流至电机冷却和油冷却系统。到
电机的这一路制冷剂经过一只限流孔流进电机，电机冷却管路

的支路上还有一只限流孔和一只电磁阀，电机需要冷却时，电

磁阀就会开启。流过限流孔，制冷剂就流到喷淋嘴上，喷淋整
个电机。制冷剂集中到电机室的底部排放回到蒸发器。

另一路流经油冷却系统的制冷剂量由一只热力膨胀阀调节。

旁通过热力膨胀阀的制冷剂经一只限流孔始终保持一个最小流
量。膨胀阀上的温包感应冷却后流进压缩机到轴承的油温。由

膨胀阀调节进油/制冷剂板式油冷却器的制冷量。制冷剂气化

离开油冷却器后返回到蒸发器。
开式电机：只存在油冷却系统的循环

备用油槽：在主机启动之前、运行期间和逐渐停转阶段，

润滑油由变频驱动式油泵压入各轴承、齿轮和旋转面。在压缩

机顶部有一个重力供油式贮油槽，当电源发生故障机器逐渐停

转时，由它提供润滑。

5、产品特点及使用

1）1100冷吨以上离心式冷水机组COP能够做到7.2以上。
2）与传统风冷直膨式冷精密空调相比，集中式的冷冻水
系统，因采用离心式冷水机组，整体节能效果更佳。

3）一般数据中心的冷水机组都设置冗余备份，确保制冷

不间断。6、日常巡视要点
巡视要点如下：

1）紧缩机运行声音是否一般；

2）面板有无电，面板有无报警；
3）两台机组的负载相差是否在10%以内；

4）冷却水回水温度≥16.7℃；

5）润滑油温>40℃，油位在绿色指示线之内；
6）冷凝器小温差<3℃；

7）变频器散热板温度<40℃。

7、维护保养要点
1）检查控制面板，紧固连接，清理控制箱灰尘；

2）检查干燥过滤器，进出口应无明显温差，否则需更换

干燥过滤器；

3）检查液视镜比色卡，比色卡颜色应为绿色；

4）紧缩机油位在垂直安排的油位指示标签上的“运行范围”

内，油颜色无浑浊。如果油位下降到“低油位”，须往紧缩机油
槽加油；
5）检查蒸发器、水管道保温良好，机组无制冷剂泄漏，
油路、水路无跑冒滴漏现象。

6）检查机组冷凝器、蒸发器小温差，若＞3℃，需清洗铜

管；