2011年2月26日 星期六

冷卻水系統效率分析

一個設計值為3000RT機房的冷卻水塔標稱噸數

ㄧ個設計值為3000RT機房的主機及泵浦標稱噸數及馬力

標稱噸數3000RT的機房配置

標稱3000RT的機房立體圖

1000RT冷凍負載下可能的運作流程圖

2000RT冷凍負載下可能的運作流程圖

3000RT冷凍負載下可能的運作流程圖

不同的負載大小,不同的天氣狀況,不同的冷卻水流量,在實際運作的時候都會產生不同的效果及功耗.

在設計的時候一般都是按照固定的熱量去搭配,可是實際跑起來卻不會是這麼一回事,因此在實際的狀況中,冷卻水塔的散熱能力和可以提供的冷卻水溫並不是由設計量來決定,因此除了在最大冷凍負載狀況下可以用設計值來預估冷卻水塔可以提供的水溫之外,在百分之95以上的時間,
用設計值來預估水塔供水溫度其實沒有太大的意義.因為冷凍負載和天氣基本上是無法由人類控制的.

以1000RT的狀況下來說,通常代表著機房冬天的運轉狀況,冬天時候的濕球溫度並不會如圖上顯示的為27度,真實的狀況是更低的十幾度的濕球溫度,在此情況下,當濕球溫度降低,冷卻水塔的能力增加,因此可以提供更低的水溫供主機達成更低的功率消耗.

因為濕球溫度及冷凍負載的實際狀況早就偏離當初的設計值,因此在預估冷卻水塔可以提供的水溫時,圖上並無標示出來,因為在實際的狀況下,冷卻塔若沒有經過適當的控制及調整,有可能提供的水溫是偏高的,此時水塔的趨近溫度會是偏大的,也就是說業主會白白浪費大量的能源而不自知,因為在低濕球,低冷凍負載情況,主機會因為水溫過高跳機的機會是微乎其微,因此只要能夠主機不跳機,即使水塔提供的水溫沒有達到最佳化,大部分的業主是渾然不知的.

而在最大容量3000RT的狀況下呢?這個狀況發生的機會在實際的狀況中是微乎其微的,因為不會有設計師會走如此的偏鋒,但是真正要測試冷卻水塔是否散熱能力不足此時卻是最好的時機,因為此時有設計的噸數及偏高的濕球溫度可以了解是否自己購買或更新的設備是否有達到標稱應有的冷卻性能.

測試冷卻系統散熱效率需要許多精密的設備和精密儀器才會承擔此項工作,就如圖上所顯示的,
天氣的狀況及負載的變化幾乎是無法控制,在低冷凍負載及低濕球條件下,只要主機不跳機就可以過關,而事實上,冷卻塔唯一的功能就是提供整個冰水系統有效的散熱之用,由於冰水主機都會具備一定溫度的操作範圍,即使冷卻塔提供的水溫偏高,或是系統操作的方式不對,耗電量的增加都會落在冰水主機之上.

很多整修水塔的工程廠商並無法提供完整的性能驗證及操作建議,原因就像上面所敘述的,天氣和負載的多變性並不是可以用人為的方式來控制,因此一套冷卻塔用了很長一段時間沒有任何相對性能分析的數據也就不足為奇了.

即使是在非標稱的運轉條件下,還是有科學方法可以計算及測量出冷卻系統應有的效能及實際運作可能發生的狀況,而這一切就依賴廠商的專業程度了.

總不能花了一大筆錢整修冷卻水塔,只是用感覺東西變新了,而不知道實際效率差了多少吧?