数据中心水系统冬季运行防冻说明
一、前言
随着室外环境温度逐渐降低，数据中心机房水系统运行模式可由夏季向过渡季和冬季转换。因此，冬季运行防冻工作开始需要引起运维关注。现针对水系统实际运行情况进行分析，对水系统防冻点进行统计并规划初步的防冻方案，具体防冻工作依照防冻方案并结合实际情况进行开展。
二、系统防冻要点
1.开式逆流冷却塔
冷却塔作为水系统运行中的重要环节，加之其较高的使用频率，在冬季极低气温环境下运行，往往成为结冰的重灾区，因此设备防冻工作尤为重要。
1.1 冷却塔易结冰点：①填料、②进风格栅、③集水盘、④风机叶片及风机网罩、⑤补水管浮球处；
1.2 冷塔结冰原因汇总：①循环水流量过低；②风机运行频率过大；③挡风板及导流板安装长度过短；④布水器脏堵引起的水流分配不均；⑤填料污染严重；⑥极端恶劣天气；
1.3 预防措施：
①为保证系统安全正常运行，夏季应定期对冷却塔填料装置及布水器喷嘴进行清理，通过清洗除去内部淤泥及杂物，保证正常的冷却效果。也可在冷塔填料层上部加装除杂滤网，均可在一定程度上防止冬季塔内结冰。
②通过合适角度摆放挡风板和导流板，酌情增减其安装长度，也可缓解因水流飞溅引起的结冰。
③通过开启集水盘电加热，保证水盘内水温在冰点温度以上，也可缓解结冰。
④适当降低风机运行频率、或增大循环水流量，亦可对冷塔结冰情况予以缓解。
⑤对暂不使用的冷塔模块，关闭上下塔阀门、平衡管阀门、补水阀门，放空水盘存水。
（以上①-⑤条均为机房可实现项目）
⑥在结冰较为严重的部位增设热水配管，或在上塔水管路加装旁通管（连至集水盘中），也可缓解结冰产生；
1.4. 除冰措施：
①控制结冰的关键是控制结冰的程度，即当结冰达到一定程度时开始融冰。根据数据中心冷却塔的使用工况，冷却水上塔温度即使在冬季最低也会保持在10℃左右，在不开启冷塔风机情况下使用冷却水去融冰，冰很快就能融化。
②通过将运行冷塔的风机反转，也可起到融冰的作用。即通过风机反转，将温度较高的上塔水热蒸汽吹向填料与顺风板，继而融化积冰。（更多适用于横流塔，且风机反转时间及频率需咨询厂家进行设置）
③人工除冰。
2.蓄冷罐
蓄冷罐作为水系统应急放冷冷量存储设备，其作用亦尤为重要。因其特殊的尺寸原因只能安装于室外，因此冬季防冻也需予以关注。
蓄冷罐的防冻，主要依赖于罐体外壁安装的3段电伴热带，通过设置好启动加热温度实现自动运行。
3.室外管路
3.1 补水管路
主要指冷却塔市政补水管、蓄水池补水管。
补水管路的防冻，主要依赖于管路外壁安装的电伴热带进行加热，在极端天气时，运维人员手动开启。
做好管路保温的定期检查及修复，确保物理保温效果。
3.2 冷却水循环管路
主要指室外区域冷却水循环管路，即：冷冻站外墙至冷却塔本体之间的所有管路。
冷却水循环管路防冻，主要依赖于管路外壁安装的电伴热带进行加热，在极端天气时，运维人员手动开启。
辅助防冻措施：不定期开启水泵进行低频率循环，通过让管道中的水循环流动来预防管路内结冰。
3.3 蓄冷罐供回水管路
主要指室外区域管路，即：蓄冷罐罐体处地面上至罐体顶部的供、回水管。
蓄冷罐供回水管路防冻，主要依赖于管路外壁安装的电伴热带进行加热，在极端天气时，运维人员手动开启。
辅助防冻措施：在机房水系统恢复正常运行后（供水15℃，回水21℃），可保持蓄冷罐罐开1、罐开2阀门常开，将蓄冷罐并入系统中运行，通过让室外管路循环水实时流动的方式来预防管路内结冰。
三、水系统防冻方案
1. 季节性测试
由于电伴热或电加热装置作为冬季运行防冻控制工作中重要的一环，因此在换季时期需要提前对此部分装置进行功能性测试，保证冬季需要投入使用时加热装置能够满足要求。
2. 防冻节能策略
由于蓄冷罐及室外区域管路，主要防冻手段多依赖于单一的使用电伴热带，因此这里就不过多赘述，而冷却塔作为系统运行特殊的一环，能够通过调整或改变运行方式，达到控制结冰的同时又可以实现节能，下面就冷却塔的运行防冻与节能进行分析说明。
2.1 机房现阶段的运行负荷较小，为适应此阶段，水系统采用夜间蓄冷+放冷的模式为机房提供制冷。因此，冷却塔结冰严重期易出现在机组运行期间。若在此时冷却塔填料及水盘结冰严重的话，可通过放冷期间，改变系统阀门状态（机组阀门调整为冬季模式）并增开冷却泵，使机房回水与冷却水在板换处进行热交换，以此来迅速升高冷却水温度，然后通过温度相对较高的上塔水经过冷塔填料、集水盘进行融冰（不开冷却塔风机）。在此过程中即达到了冷塔除冰和冷却水循环管路防冻的目的，同时也为机房进行了制冷，虽消耗了部分电能，但其作用要远超过此部分能耗。
与单纯进行人工除冰、或开启集水盘和冷却水管道电伴热的方式相比：
优点：能够利用机房非常规制冷的同时达到融冰效果，相对耗能较小。
（冷塔集水盘电加热功率6kw*6=36kw， 冷却泵30hz功率kw）
缺点：人员需时刻观察室外环境温度，设备/阀门操作次数相对频繁。
2.2 同样由于现阶段机房运行负荷较小，且二期施工完毕后常州机房共有四组（12个模块）冷却塔热备，正常运行时不需要投入全部冷却塔。因此，在冬季时期可将不运行的冷却塔上下塔阀门关闭、市政水与应急补水管阀门关闭、模块间平衡管阀门关闭、放空集水盘内存水并打开泄水阀，这样就可以保证闲置冷塔在冬季时也不需要开启电伴热及电加热来保证防冻。