【辅助低价发卡网】冷却塔冬季防冻措施

发布时间：2025-11-05 19:29:52 来源：鸡鸣犬吠网 作者：知识

冷却塔是塔冬水冷空调系统的重要组成部分
，其冷却性能对水冷空调系统的季防安全经济运行有着重要影响。由于在我国北方冬季气温较低 ，冻措加上冷却塔内部换热不均
，塔冬在冷却塔填料下表面、季防进风口  、冻措辅助低价发卡网集水盘以及周围检修平台等处易结冰，塔冬严重影响了冷却塔的季防正常运行，也缩短了冷却塔的冻措使用寿命，增加了冷却塔的塔冬运行成本。

结冰现象

结冰危害

1 冷却塔的运行特点

在采用集中式水冷空调制冷的数据中心  ，根据室外温度的冻措不同 ，水冷空调系统有不同的塔冬运行方式 。当室外温度较热时，季防供冷系统以冷水机组作为冷源，冻措冷冻水供水温度通常设定为7℃ ，回水温度通常设定为12℃。在室外温度足够低时，冷却塔的出水水温可达到甚至低于7℃
，此时冷却塔可以代替制冷水机组，利用自然冷源对机房进行供冷
。系统的运行方式变为冷却塔-板式换热器制冷 ，通过板式换热器利用冷却水直接与冷冻水进行热交换 。

通常，在水冷空调系统中
，冷却塔提供水冷机组的冷凝器负荷
，而冷凝器负荷在理论上为蒸发器负荷与水冷机组功率之和，即冷却塔提供的冷量一定会大于室内所需的冷负荷 。所以 ，在冬季由冷却塔代替冷机进行供冷时，冷却塔所能提供冷量可以满足机房内的制冷需求。

冷却塔工作的基本原理
：干燥低焓值的空气经过风机的抽动后，自进风口处进入冷却塔内
，超凡先锋科技小叮当下载手机版饱和蒸汽中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；当水滴和空气接触时，一方面于空气与水直接传热，另一方面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走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热从而达到降温目的 。

冷却塔根据被冷却介质是否与空气直接接触，通常分为开式冷却塔和闭式冷却塔。根据塔中气流方向与水流方向的不同，分为逆流塔和横流塔。在开式冷却塔（如图1 所示）中，喷淋水作为被冷却流体与空气直接接触 ，被冷却介质通过播水器喷嘴的喷淋，经过填料后形成雾状水滴或水膜后与温度较低的空气进行热 
、质交换 ，热量被转移到空气中，并随空气被带到周围大气中
，冷却水的温度随之降低 。由于逆流开式冷却塔具有更高的散热效率，同时结构简单 、造价较低 ，被普遍应用于数据中心的水冷空调系统中。

基于开式冷却塔的结构特点，喷淋水与自然风的接触面积较大，在冬季寒冷的天气情况下更易发生冷却塔结冰现象，故本文以逆流开式冷却塔为例进行讨论研究 。

2 冷却塔结冰的类型及危害

严寒天气下，冷却塔和塔周边结构出现结冰情况属于正常现象
。一方面，由于冬季的雨雪冰冻天气，会由于自然条件导致结冰
 。另一方面，超凡先锋科技辅助器由于冷却塔的运行工况
，塔内水的冷却和寒风的流动也会加剧结冰。一般冷却塔结冰类型及危害有以下几种：

2.1冷却塔进风口处百叶结冰

冷却塔进风口处百叶结冰，如图2所示。对于逆流开式冷却塔，当冷塔风机打开时，逆流塔的冷却水会被风机旋转产生的风向塔内吸引（如图3 所示） ，一旦冷塔风机关闭 ，由于播水系统的影响将会产生一个轻微的空气负压 ，因此水会容易飘出塔外 。这个力能抵消冷却塔的热水和空气完成热交换产生的热气流影响 。低速的冷空气反方向从上部进入冷却塔，然后从进风面吹出，如图4所示，易导致在寒冷天气下进口面的结冰 。由于塔底盆边沿和填料间没有充足距离 ，因此一般逆流塔都会配置进风百叶来挡水，一旦大量的冰在进风口形成，就会影响塔的正常运行 ，甚至导致无法打开进风面百叶进行检修 。当进风口百叶处结冰严重时，会堵塞进风口，影响冷却塔进风量
，增加风阻，降低冷塔的换热效率
 。

2.2 冷却塔下部外侧的集水盘处结冰

冷却塔下部外侧的集水盘处结冰
，如图5 所示。当冷却塔补水过多导致溢流或冷却水飘水至集水盘处时，由于集水盘内的水流动速度慢，在气温过低时会发生结冰现象
。当集水盘处的水结冰时 ，由于水结冰后冰块体积会增大 ，超凡先锋科技直装集水盘会因结冰膨胀力而破裂
，导致冷却塔漏水 。

2.3 冷却塔周围检修平台 、爬梯、地面结冰

冷却塔周围检修平台 、爬梯、地面结冰 ，如图6所示。当外界的自然冷风达到一定级别时 ，冷却塔的进风不仅是随风机抽吸做向里向上运动，而且还有一个向前运动 
。向前运动的风会带着落下的冷却水沿着风前进的方向从冷却塔别的进风面飞出 ，形成漂水 。而在不开风机运转的情况下，漂水更加明显。在冬季寒冷的天气时漂出的水会在冷却塔百叶及附近检修平台、爬梯、地面结冰。检修设备上的结冰包括检修平台及爬梯等，即使轻微的结冰也可能导致人员伤害 。冷却塔附近基础底座及地面的结冰，如果不能每天及时清除，将随着时间推移 ，冰块累积，重量逐渐增加 。当它的重量超过设计载荷，会导致冷却塔基础底座结构受损 ，冻融破坏混凝土结构 。另外，当冰块融化时 ，融水还可能破坏楼顶屋面的防水
，导致机房漏水 。超凡先锋科技购买网站这就要求维护人员每天及时人工除冰 ，增大了维护人员的日常维护工作量。

3 冷却塔冬季防冻措施

在对冷却塔进行结冰控制前 ，需要分析冷却塔的温度梯度 。然而 ，不是只要控制冷却塔出水温度高于冰点就能防止结冰现象的发生。通常，在严寒天气 ，冷却塔底盆集水盘里的出水温度处于安全水平，但是还有结冰发生，这要对冷却水在填料里的温度分布状况即温度梯度进行分析 。

通过对逆流冷却塔的温场进行建模，模拟冬季冷却塔风机打开时冷却塔内部冷却水的温度分布 ，得到如图7 所示的温度梯度图 。图7 中显示了逆流塔填料内部的等温线 ，为了将16℃的水冷却到5℃
，冷却水通过播水器由重力作用进入填料内，沿着填料片间隙降温流下 。由于冷塔风机的作用，在填料边沿的风量分布强于填料中央区域，导致流过填料边沿区域的冷却水水温明显低于流过填料中央区域的水温。在集水盘底部冷却水温为5℃时，在填料下部雨淋区进风面的最低温度会达到接近0℃的冰点温度，然而在冷却塔的中部温度会增加到6 ℃左右 。所以，冷却塔在冬季运行时，冷却塔进风口的百叶处和填料的边沿区域非常容易结冰 。

结合冷却塔的温度梯度图，针对冷却塔不同位置的结冰情况 ，通常有两类解决冷却塔冬季结冰的措施。一是改变整个水冷系统的运行情况，即优化冷却塔的超凡先锋科技小叮当最新版冬季运行模式，尽量避免结冰或者主动进行化冰 。二是在冬季运行时 ，对冷却塔结构进行改造。

3.1优化冷却塔冬季运行方式

对于冷却塔不同类型的结冰情况，虽然运行工况和系统配置有所差异，但它们的结冰特性都遵循以下几点  ：

（1）冷却塔的结冰量与室外气温变化成反比 ，当室外温度越低于冰点（0℃）
，结冰情况会越严重；

（2）冷却塔的结冰量与流过冷塔填料的水量成反比，水量越小，结冰的可能性越大；

（3）冷却塔的结冰量和通过冷塔填料的风量成正比，减少冷塔的冷空气进风量会降低结冰的可能；

（4）在不调节风量时 ，冷却塔的结冰量和流经冷却水管路的热负荷成反比，减小热负荷会增大结冰的可能。

对于室外温度的变化无法人为对其进行控制
，但可以采用优化冷却塔运行的方式控制水量、进风量以及增大热负荷等手段达到避免结冰的效果
。

3.1.1水量控制

在通过控制水量防止冷却塔结冰时，必须考虑到冷却水循环系统的水流量和温差（冷却塔入水温度减去出水温度）等参数。结合上文的结论，冷却塔的结冰量与流过冷塔填料的水量成反比，水量越小，结冰的可能越大。在热负荷不变的情况下，加大水流量会降低冷却水的温差 ，从而降低结冰的可能性 。

如图7所示，在11℃的温差下 ，16℃的入水通过冷却塔 ，出水将达到5℃ ，进风面的温度接近0℃
 ，因此在进风面底部或者进风面将可能结冰。如果加大冷却水的超凡先锋科技辅助卡盟发卡网水流量，其在冷却塔内的进出水温差就会减小 ，从而塔内的温度梯度减小。换句话说，当同样5℃的出水如果运行在2倍的水流量和6℃的温差下，在进风面的底部水温会相对较高，因此结冰的程度会降低。在进风面底部最低的水温将会是2℃ ，而不是11℃温差时的0℃
。

综上所述 ，针对冷却塔百叶和填料边沿处因温度梯度结冰的情况，当冷却水热负荷不变的时
，可通过变频器调节加大冷却泵的运行频率 ，从而增大冷却水的流量防止冷塔结冰
。

3.1.2 风量控制

风量控制是一种有效的工具，不仅能延缓冷却水结冰 ，而且能减少或者消除已经存在的冰。冷却塔的结冰量和通过冷塔填料的风量成正比，减少冷塔的冷空气进风量会降低结冰的可能。通过减少进风量，能减少冷空气和冷却水的接触，降低空气流速，以保证在所有运行冷却塔的填料的各个截面上水温高于冰点温度。

风量控制可通过冷却塔风机的变频来实现
。通过降低变频器的输出频率降低风机转速  ，从而减少冷空气的进风量。但需要注意 ，如果风机转速降低幅度过大
，风机旋转产生的对冷却水的吸引力也会随之减小 ，可能导致冷却水飘出塔外，从而使冷却塔周围检修平台、爬梯以及地面结冰。因此
，超凡先锋科技下载当采用降低风机转速的手段预防冷塔结冰时 ，需要综合考虑冷塔百叶结冰和塔外飘水结冰的情况找到平衡点 。

3.1.3热负荷控制

在不调节风量时，冷却塔的结冰量和流经冷却水管路的热负荷成反比，减小热负荷会增大结冰的可能。因此，可以通过增大流过塔内冷却水的热负荷量预防冷却塔结冰  。增大流过冷却塔冷却水的热负荷量有两种手段：一是降低冷却水的流量，减缓水的冷却速度
，达到增大热负荷的目的；二是减少冷却塔的运行台数 ，从而使流过运行状态下的冷却塔热负荷增大。

前文分析 ，降低冷却水流量会导致冷却塔内温差加大 ，根据温度梯度图
，在进风面底部或者进风面结冰的可能性更高 。因此，此方案不可取 。

当减少冷却塔的运行台数时，冷却塔的淋水密度加大 。要结合室外温度
，保证运行的冷却塔数量能够满足冷却水系统的降温要求。此方案通过增大热负荷提高冷却塔的入水温度和出水温度  ，从而提高温度梯度中流过填料边沿和进风百叶处冷却水的温度，达到预防结冰的目的
。

3.2 冷却塔结构改造

通过优化冷却塔冬季运行方式改变冷塔的运行工况，可以改善冷却塔冬季结冰情况。该方式基于原有系统，无需改变冷却塔硬件结构，节约成本。但是，该方式只能用于预防冷却塔进风口处百叶结冰，无法改善因飘水导致的超凡先锋科技免费软件冷却塔周围检修平台、爬梯以及地面结冰。因此
，需要通过对冷却塔的结构进行改造来达到预防结冰的效果。

3.2.1收水环

从冷却塔飘出的冷却水一般有两种：一种是随气流带出的细小水滴，一种是冷却水滴落到塔底消音棉后飞溅出冷却塔的水滴。冬季室外温度较低，关闭冷却塔风机后会加剧随气流带出的细小水滴通过进风百叶飘出塔外 ，落在冷却塔周围的地面和基础结构上。

通过在进风百叶里新增一套收水环，增加淋水点与百叶窗间距，一方面可减少塔内百叶窗附近的冷却水随气流飘出塔外，另一方面可减少冷却水的飞溅 ，降低飘水率，达到减少结冰的效果。

3.2.2进风格栅

在冷却塔的进风口处一般设置进风百叶
，防止溅水、防阳光照射集水盘 。但在冬季 ，防止溅水和飘水效果无法满足防结冰的需要  。飞溅出的水落在进风百叶上会结冰 ，且飞水与冷空气直接接触会在地面结冰。将进风百叶拆除后，把进风口改为进风格栅，可改善结冰状况，见图8 。进风格栅竖直设置在冷却塔的进风口处，其由至少一个网状格栅依次叠加构成 。网状格栅呈蜂窝状 
，由若干相互连接的栅条和框架构成
。由于进风格栅的结构特点，冷却水飞溅到进风格栅后需要转折3 次才能到达冷却塔外 ，因此在塔外不会有水滴飞溅的超凡先锋科技小叮当现象 。改为进风格栅后，不会影响冷却塔的进风量。

另外，采用进风格栅, 不会有阳光照射进入集水盘的现象
，可避免集水盘在夏季滋生细菌和藻类影响水质 。

3.2.3防横风隔板

外界的自然风是引起逆流塔漂水的重要因素。在正常运行情况下，风机对冷却水有一个向内的抽吸力
，这时冷却塔的进风有防止漂水的作用 。当外界自然风达到一定级别时，冷却塔的进风不仅随风机抽吸做向上运动，而且还有一个向前运动。向前运动的风会带着落下的冷却水沿着风前进的方向从冷却塔别的进风面飞出，形成漂水 。而在不开风机运转的情况下 ，漂水更加明显。在冬季寒冷的天气时漂出的水会在冷却塔百叶及附近地表结冰 。对于横向风的控制，可以在冷却塔中部新增一面防横风隔板（如图9 所示） ，减少横向气流
，防止风将水带出冷却塔 ，使飞溅减少，从而达到预防结冰的目的 。

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