CN105115316A - 防冻冷却塔及用于冷却塔防冻的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了防冻冷却塔及用于冷却塔防冻的方法。所述防冻冷却塔的一具体实施方式包括：冷却塔塔体，设置于冷却塔塔体排风口处的排风扇，外循环风道以及混合箱；其中，外循环风道将冷却塔塔体的部分排风口与混合箱的热交换气体入风口相连通，混合箱的出风口与冷却塔塔体的入风口相连通；排风扇将冷却塔塔体内经过热湿交换后的部分热交换气体排入外循环风道，热交换气体经过外循环风道进入混合箱，与通过混合箱的外部空气进风口进入的外部空气混合，混合后的气体通过冷却塔塔体的入风口进入冷却塔塔体。该实施方式实现了冬季冷却塔防结冰的目的，解决了现有技术中冬季冷却塔防结冰的设备效率低，能耗大的问题。

Description

防冻冷却塔及用于冷却塔防冻的方法

技术领域

本申请涉及冷却塔技术领域，尤其涉及防冻冷却塔及用于冷却塔防冻的方法。

背景技术

信息技术的广泛应用与迅猛发展，驱使作为载体的数据中心建设规模、数量都不断扩大，为了满足信息处理设备的安全可靠运行所必须的温度环境，需向数据中心机房全年不间断供冷。制冷系统在基础设施系统电能消耗中的比重很大，大多数规模较大的数据中心为了节省空调系统运行电能消耗，会考虑提高利用室外自然冷源比例，而空调冷冻水系统由于系统供冷效率高、技术成熟，越来越多地成为数据中心首选。冷冻水系统在冬季采用自由冷却模式运行，关停冷水机组压缩机，通过冷却塔自然散热实现冷冻水供给，因此在冬季里，冷却塔常常出现结冰的情况。

现有技术中，为防止冷却塔冬季运行时结冰，通常会选用闭式塔，在冬季时作为没有开式循环水的干冷器来实现散热，上述技术的缺陷在于：效率低，能耗大。

发明内容

本申请提供了一种防冻冷却塔及用于冷却塔防冻的方法，解决了现有技术中冬季冷却塔防结冰的设备效率低，能耗大的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种防冻冷却塔，包括冷却塔塔体以及设置于所述冷却塔塔体排风口处的排风扇，所述防冻冷却塔还包括：外循环风道以及混合箱；其中，所述外循环风道将冷却塔塔体的部分排风口与所述混合箱的热交换气体入风口相连通，所述混合箱的出风口与所述冷却塔塔体的入风口相连通；所述排风扇将所述冷却塔塔体内经过热湿交换后的部分热交换气体排入所述外循环风道，所述热交换气体经过所述外循环风道进入所述混合箱，与通过所述混合箱的外部空气进风口进入的外部空气混合，混合后的气体通过所述冷却塔塔体的入风口进入所述冷却塔塔体。

在某些实施方式中，在所述外循环风道上设置第一调节风阀，所述第一调节风阀用于调节进入所述混合箱的热交换气体的流量。

在某些实施方式中，在所述混合箱的外部空气进风口上设置第二调节风阀，所述第二调节风阀用于调节进入所述混合箱的外部空气的流量。

在某些实施方式中，所述防冻冷却塔还包括温度传感器以及控制器；所述温度传感器用于测量所述混合箱内气体的温度；所述控制器用于控制所述第一调节风阀的开度和/或所述第二调节风阀的开度，以控制所述混合箱内气体的温度。

在某些实施方式中，所述控制器配置用于：从所述温度传感器获取所述混合箱内气体的温度；判断所述混合箱内气体的温度是否满足预定的温度条件；如果否，控制所述第一调节风阀和/或所述第二调节风阀的开度直至所述混合箱内气体的温度满足预定的温度条件。

在某些实施方式中，所述外循环风道与冷却塔塔体的排风口的连通处设置排风罩式引入风扩口。

在某些实施方式中，所述外循环风道有一个或多个。

第二方面，本申请提供了一种用于冷却塔防冻的方法，所述方法包括：将冷却塔塔体内经过热湿交换后的部分热交换气体与外部空气分别引入混合箱中混合；将混合箱中混合后的气体作为冷却气体引入所述冷却塔塔体。

在某些实施方式中，所述方法还包括：调节引入混合箱中的热交换气体和/或外部空气的流量，以控制所述混合箱中气体的温度。

在某些实施方式中，所述调节引入混合箱中的热交换气体和/或外部空气的流量，以控制所述混合箱中气体的温度，包括：获取所述混合箱中气体的温度；判断所述混合箱中气体的温度是否满足预定的温度条件；如果否，调节引入混合箱中的热交换气体和/或外部空气的流量直至所述混合箱中气体的温度满足预定的温度条件。

本申请提供的防冻冷却塔及用于冷却塔防冻的方法，通过在冷却塔塔体的排风口与冷却塔塔体的入风口之间设置外循环风道以及混合箱，将经过热湿交换后的部分热交换气体与外部空气分别引入混合箱中混合，作为冷却气体引入冷却塔塔体，从而实现了冬季冷却塔防结冰的目的，解决了现有技术中冬季冷却塔防结冰的设备效率低，能耗大的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请实施例提供的防冻冷却塔的一种示例性结构图；

图2是本申请实施例提供的防冻冷却塔的另一种示例性结构图；

图3是本申请实施例提供的防冻冷却塔的另一种示例性结构图；

图4是本申请实施例提供的防冻冷却塔的另一种示例性结构图；

图5是本申请实施例提供的用于冷却塔防冻的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1，其示出了本申请防冻冷却塔的一种示例性结构。

如图1所示，防冻冷却塔100包括冷却塔塔体101，设置于冷却塔塔体排风口102处的排风扇103，外循环风道104以及混合箱105。其中，外循环风道104将冷却塔塔体101的部分排风口与混合箱105的热交换气体入风口106相连通，混合箱的出风口107与冷却塔塔体的入风口108相连通。排风扇103将冷却塔塔体101内经过热湿交换后的部分热交换气体排入外循环风道104，热交换气体经过外循环风道104进入混合箱105，与通过混合箱的外部空气进风口109进入的外部空气混合，混合后的气体通过冷却塔塔体的入风口108进入冷却塔塔体101。

一般来说，在现有技术中，冷却塔直接采用外部空气作为冷却气体，冷却气体经过热湿交换后，被冷却塔塔体排风口处的排风扇排到空气中。但当外部空气的温度低于0°时，低于0°的空气会使冷却塔塔体内进风格栅以及冷却塔塔体靠近外壁面处的部位结冰，从而导致了冷却塔散热能力急剧下降或散热效率降低的问题。

在本实施例中，在冷却塔塔体的排风口与冷却塔塔体的入风口之间设置外循环风道以及混合箱。外循环风道的一端设置在冷却塔塔体的排风口处，另一端设置在混合箱的热交换气体入风口处，将部分排风口与混合箱相连通。冷却塔塔体内经过热湿交换后的部分热交换气体被排风扇排入外循环风道，继而进入混合箱，另一部分热交换气体被排风扇排入到外部空气中。

混合箱上还设置有外部空气进风口，通过外部空气进风口将外部的空气引入到混合箱中，使温度较高的热交换气体与温度较低的外部空气相混合，从而获得温度足够低且高于零度的混合气体作为冷却气体。上述混合气体既能够达到冷却的效果，又不会导致冷却塔塔体内进风格栅以及冷却塔塔体靠近外壁面处的部位结冰。

具体来说，通常情况下，热交换气体的温度与冷却塔出水温度的差值在3℃左右，在自由冷却的情况下，冷却塔出水温度通常设置在13.5℃左右，回水温度通常设置在18.5℃左右，以保证通过板式换热器可以实现冷冻水侧15℃供水、21℃回水运行工况。由此可知，冷却塔排出的热交换气体的温度通常会达到10℃以上，与外部寒冷空气按比例混合，可获得0℃以上的混合气体。

在本实施例的中，温度较高的热交换气体湿度接近饱和，当湿度接近饱和的热交换气体遇到冷空气后，会凝结出水，凝结出的冷凝水会慢慢在混合箱中累积。因此，可以在混合箱的底部设置一个泄水阀，通过泄水阀排出混合箱中凝结出的水。也可以将箱体底部保持一定坡度，坡向冷却塔的积水盘，以将混合箱内析出的冷凝水的排出混合箱。可以理解，还可以采用其它的方式将混合箱内的冷凝水排出，本申请对此方面不限定。

本申请的上述实施例提供的防冻冷却塔，通过在冷却塔塔体的排风口与冷却塔塔体的入风口之间设置外循环风道以及混合箱，将经过热湿交换后的部分热交换气体与外部空气分别引入混合箱中混合，作为冷却气体引入冷却塔塔体，从而实现了冬季冷却塔防结冰的目的，解决了现有技术中冬季冷却塔防结冰的设备效率低，能耗大的问题。

请参考图2，其示出了本申请防冻冷却塔的另一种示例性结构。

如图2所示，在外循环风道104上设置第一调节风阀110，第一调节风阀110用于调节进入混合箱的热交换气体的流量。

在本实施例的中，可以通过调节第一调节风阀110的开度从而调节进入混合箱的热交换气体的流量。其中，第一调节风阀110的开度越大，进入混合箱的热交换气体的流量就越大。在一种实现中，可以通过人工手动调节第一调节风阀的开度。在另一种实现中，可以通过计算机远程控制第一调节风阀的开度。在又一种实现中，还可以自动控制第一调节风阀的开度。

请参考图3，其示出了本申请防冻冷却塔的另一种示例性结构。

如图3所示，在混合箱的外部空气进风口109上设置第二调节风阀111，第二调节风阀111用于调节进入混合箱的外部空气的流量。

在本实施例的中，可以通过调节第二调节风阀111的开度从而调节进入混合箱的外部空气的流量。其中，第二调节风阀111的开度越大，进入混合箱的外部空气的流量就越大。在一种实现中，可以通过人工手动调节第二调节风阀的开度。在另一种实现中，可以通过计算机远程控制第二调节风阀的开度。在又一种实现中，还可以自动控制第二调节风阀的开度。

在一些可选实施方式中，防冻冷却塔还包括温度传感器以及控制器。其中，温度传感器用于测量混合箱内气体的温度，控制器用于控制第一调节风阀的开度和/或第二调节风阀的开度，以控制混合箱内气体的温度。

在本实施例的中，为了能够达到更好的防冻效果，可以在防冻冷却塔中设置温度传感器以及控制器。温度传感器可以安装于混合箱内，用来测量混合箱内气体的温度。控制器用于控制第一调节风阀的开度和/或第二调节风阀的开度，从而控制混合箱内气体的温度。例如，第一调节风阀的开度越大，进入混合箱的热交换气体的流量就越大，混合箱内气体的温度就会越高。第二调节风阀的开度越大，进入混合箱的外部空气的流量就越大，混合箱内气体的温度就会越低。

在一些可选实施方式中，控制器配置用于：从温度传感器获取混合箱内气体的温度。判断混合箱内气体的温度是否满足预定的温度条件。如果否，控制第一调节风阀和/或第二调节风阀的开度直至混合箱内气体的温度满足预定的温度条件。

在本实施例中，控制器首先从温度传感器获取混合箱内气体的温度。然后判断混合箱内气体的温度是否满足预定的温度条件。例如，判断混合箱内气体的温度是否等于预先设定的温度，或者判断混合箱内气体的温度是否在预先设定的温度范围内。可以理解，预定的温度条件还可以是其它的条件，本申请对预定的温度条件的具体内容不限定。

如果混合箱内气体的温度满足预定的温度条件，则不需要控制第一调节风阀或第二调节风阀的开度。如果混合箱内气体的温度不满足预定的温度条件，则需要首先确定混合箱内气体的温度与预定的温度条件之间的差异(如混合箱内气体的温度与预先设定的温度的差，或者混合箱内气体的温度与预先设定的温度的大小关系，或者混合箱内气体的温度与预先设定的温度范围的临界值的差等)，然后根据混合箱内气体的温度与预定的温度条件之间的差异，控制第一调节风阀和/或第二调节风阀的开度，从而调节混合箱内气体的温度，并重复上面的步骤，直至混合箱内气体的温度满足预定的温度条件，停止控制第一调节风阀和/或第二调节风阀的开度。

在一些可选实施方式中，外循环风道与冷却塔塔体的排风口的连通处设置排风罩式引入风扩口，以增加热交换气体的引入量。

请参考图4，其示出了本申请防冻冷却塔的另一种示例性结构。

如图4所示，外循环风道104可以有一个，也可以有多个。可以根据实际情况(如外部空气的温度，或者冷却塔塔体的容积等等)计算所需要的外循环风道104的数量，确保不影响冷却塔正常散热的情况下，通过电动风阀的调节控制，合理调解风量与风温。

进一步参考图5，其示出了本申请的用于冷却塔防冻的方法的一个实施例的流程500。

如图5所示，在步骤501中，将冷却塔塔体内经过热湿交换后的部分热交换气体与外部空气分别引入混合箱中混合。

最后，在步骤502中，将混合箱中混合后的气体作为冷却气体引入冷却塔塔体。

在进一步可选实施方式中，该方法还包括：调节引入混合箱中的热交换气体和/或外部空气的流量，以控制混合箱中气体的温度。

具体来说，首先获取混合箱内气体的温度。然后判断混合箱内气体的温度是否满足预定的温度条件。例如，判断混合箱内气体的温度是否等于预先设定的温度，或者判断混合箱内气体的温度是否在预先设定的温度范围内。可以理解，预定的温度条件还可以是其它的条件，本申请对预定的温度条件的具体内容不限定。

如果混合箱内气体的温度满足预定的温度条件，则不需要调节引入混合箱中的热交换气体和/或外部空气的流量。如果混合箱内气体的温度不满足预定的温度条件，则需要首先确定混合箱内气体的温度与预定的温度条件之间的差异，然后根据混合箱内气体的温度与预定的温度条件之间的差异，调节引入混合箱中的热交换气体和/或外部空气的流量，从而调节混合箱内气体的温度，并重复上面的步骤，直至混合箱内气体的温度满足预定的温度条件，停止调节引入混合箱中的热交换气体和/或外部空气的流量。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种防冻冷却塔，包括冷却塔塔体以及设置于所述冷却塔塔体排风口处的排风扇，其特征在于，所述防冻冷却塔还包括：外循环风道以及混合箱；

其中，所述外循环风道将冷却塔塔体的部分排风口与所述混合箱的热交换气体入风口相连通，所述混合箱的出风口与所述冷却塔塔体的入风口相连通；

所述排风扇将所述冷却塔塔体内经过热湿交换后的部分热交换气体排入所述外循环风道，所述热交换气体经过所述外循环风道进入所述混合箱，与通过所述混合箱的外部空气进风口进入的外部空气混合，混合后的气体通过所述冷却塔塔体的入风口进入所述冷却塔塔体。

2.根据权利要求1所述的防冻冷却塔，其特征在于，在所述外循环风道上设置第一调节风阀，所述第一调节风阀用于调节进入所述混合箱的热交换气体的流量。

3.根据权利要求2所述的防冻冷却塔，其特征在于，在所述混合箱的外部空气进风口上设置第二调节风阀，所述第二调节风阀用于调节进入所述混合箱的外部空气的流量。

4.根据权利要求3所述的防冻冷却塔，其特征在于，所述防冻冷却塔还包括温度传感器以及控制器；

所述温度传感器用于测量所述混合箱内气体的温度；

所述控制器用于控制所述第一调节风阀的开度和/或所述第二调节风阀的开度，以控制所述混合箱内气体的温度。

5.根据权利要求4所述的防冻冷却塔，其特征在于，所述控制器配置用于：

从所述温度传感器获取所述混合箱内气体的温度；

判断所述混合箱内气体的温度是否满足预定的温度条件；

如果否，控制所述第一调节风阀和/或所述第二调节风阀的开度直至所述混合箱内气体的温度满足预定的温度条件。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的防冻冷却塔，其特征在于，所述外循环风道与冷却塔塔体的排风口的连通处设置排风罩式引入风扩口。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的防冻冷却塔，其特征在于，所述外循环风道有一个或多个。

8.一种用于冷却塔防冻的方法，其特征在于，所述方法包括：

将冷却塔塔体内经过热湿交换后的部分热交换气体与外部空气分别引入混合箱中混合；

将混合箱中混合后的气体作为冷却气体引入所述冷却塔塔体。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

调节引入混合箱中的热交换气体和/或外部空气的流量，以控制所述混合箱中气体的温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述调节引入混合箱中的热交换气体和/或外部空气的流量，以控制所述混合箱中气体的温度，包括：

获取所述混合箱中气体的温度；

判断所述混合箱中气体的温度是否满足预定的温度条件；

如果否，调节引入混合箱中的热交换气体和/或外部空气的流量直至所述混合箱中气体的温度满足预定的温度条件。