El sistema de refrigeración se denomina enfriador y es una parte importante del sistema de aire acondicionado del centro de datos. El refrigerante suele ser agua. El enfriamiento del condensador se logra mediante el intercambio de calor y el enfriamiento del agua a temperatura ambiente, por lo que también se le conoce como unidad enfriada por agua. El centro de datos tiene una gran demanda de capacidad de refrigeración, y se puede obtener una mayor eficiencia energética al elegir una unidad centrífuga. En este artículo, el término enfriador se refiere específicamente a la unidad centrífuga.
El compresor centrífugo de refrigeración es un compresor rotativo. El gas a comprimir se introduce en la entrada del impulsor a través del tubo de succión. El gas gira a alta velocidad con el impulsor bajo la acción de sus álabes. Al realizar trabajo, el gas aumenta su velocidad y luego es expulsado por la salida del impulsor, para ser introducido en la cámara difusora. Dado que el gas sale del impulsor a alta velocidad, se instala un difusor con una sección de flujo de expansión gradual para convertir esta energía en presión. Una vez que el gas difundido se recoge en la voluta, entra en el condensador de la unidad para su condensación. Este proceso constituye el principio de compresión centrífuga, como se muestra en la Figura 1. Además, para condensar y eliminar el frío, el sistema de aire acondicionado incluye un sistema de agua de refrigeración y un sistema de agua fría.
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Composición de la unidad centrífuga
La composición de la unidad centrífuga es la siguiente: incluye compresor centrífugo, evaporador, condensador, orificio de estrangulamiento, dispositivo de suministro de aceite, armario de control, etc., como se muestra en las figuras 2 y 3. El compresor se compone principalmente de una cámara de succión, un impulsor, un difusor, un codo, un dispositivo de reflujo y una voluta.
Características de la unidad centrífuga
Las características de la unidad centrífuga grande son las siguientes:
1. Gran capacidad de refrigeración. Dado que la capacidad de succión del compresor centrífugo no puede ser demasiado pequeña, su capacidad de refrigeración por unidad es relativamente grande. Su estructura compacta, peso ligero y tamaño reducido permiten que ocupe poco espacio. Con la misma capacidad de refrigeración, el peso del compresor centrífugo es solo entre 1/5 y 1/8 del de un compresor de pistón, y esta diferencia se hace más evidente a medida que aumenta la capacidad de refrigeración.
2. Menos piezas de desgaste y alta fiabilidad. Los compresores centrífugos prácticamente no sufren desgaste durante su funcionamiento, por lo que son duraderos y tienen bajos costes de mantenimiento y operación.
3. La parte de compresión en el compresor centrífugo es un movimiento rotatorio y la fuerza radial está equilibrada, por lo que el funcionamiento es estable, la vibración es pequeña y no se necesita ningún dispositivo especial de reducción de vibraciones.
4. La capacidad de refrigeración se puede ajustar de forma económica. Los compresores centrífugos pueden utilizar métodos como el ajuste de las paletas guía para regular la energía dentro de un rango determinado.
5. Es fácil implementar la compresión y la regulación en varias etapas, y puede lograr el funcionamiento del mismo refrigerador con múltiples temperaturas de evaporación.
Fallos comunes en los sistemas de refrigeración
La máquina de refrigeración presentará algunos problemas durante su construcción y puesta en marcha, y también se producirán fallos durante su funcionamiento. La gestión de estos problemas y fallos está relacionada con la seguridad del funcionamiento y el mantenimiento del centro de datos. A continuación, se describen algunos casos ocurridos durante la construcción y el funcionamiento de máquinas de refrigeración. Los métodos de procesamiento y las experiencias relevantes se presentan únicamente a título informativo.
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Sin depuración de carga
【Fenómeno problemático】
Un centro de datos necesita depurar y probar el sistema de refrigeración, pero la instalación del equipo de aire acondicionado de la terminal no se ha completado, y el sitio tampoco cuenta con la carga ficticia necesaria, por lo que no se puede llevar a cabo el trabajo de puesta en marcha.
【Análisis del problema】
Una vez finalizada la instalación de la unidad centrífuga en el centro de datos, el equipo terminal en la sala de computadoras no está instalado, el canal de agua de congelación en el terminal está bloqueado y no se puede depurar el enfriador. La carga es demasiado baja para alcanzar el límite inferior de carga del enfriador, por lo que no se puede realizar la depuración. Por otro lado, debido a que la máquina de refrigeración no se ha depurado, el equipo servidor en la sala de computadoras principal no puede encenderse ni funcionar, lo que genera un bucle infinito. Además, durante el proceso de depuración, la potencia de carga ficticia requerida es enorme, y el proceso operativo consume mucha energía. Todos estos factores hacen que la depuración de la máquina de refrigeración se convierta en un problema.
【Problema resuelto】
Para la depuración, utilice el método de depuración sin carga. Este proceso aprovecha al máximo la capacidad de intercambio de calor del intercambiador de placas, transfiriendo el frío generado por el evaporador del refrigerador al condensador a través del intercambiador de placas, y el calor liberado por el condensador al evaporador también a través del intercambiador de placas, logrando así una perfecta correspondencia entre la capacidad de refrigeración del refrigerador y la carga térmica. La torre de refrigeración solo absorbe la potencia del eje del compresor. Mediante este método, es fácil realizar una prueba de rendimiento integral bajo diferentes cargas. La circulación del circuito de agua durante la sustitución y depuración de las placas de refrigeración se muestra en la Figura 4.
Los pasos para la depuración del sistema son básicamente los siguientes:
1. Abra la válvula de derivación en el subcolector y asegúrese de que el conducto de agua esté desbloqueado para formar una circulación cuando el acondicionador de aire terminal no esté instalado;
2. Abra completamente el enfriador en el lado del agua fría y la válvula de intercambio de placas para asegurar que el paso del agua del enfriador y del intercambio de placas sea fluido, y que el agua fría aspirada por el enfriador y el calor devuelto por el intercambio de placas se puedan mezclar sin problemas; abra normalmente la bomba de agua fría y ajuste manualmente la frecuencia a 45 Hz o más, y asegúrese de que la circulación del agua sea normal;
3. Abra completamente la válvula de agua de refrigeración del enfriador, abra parcialmente la válvula del lado del agua de refrigeración del panel de reemplazo y encienda la bomba de agua de refrigeración para asegurar la circulación normal del agua. Ajuste la frecuencia de la bomba a 41-45 Hz; no encienda primero el ventilador de la torre de refrigeración;
4. En condiciones normales de agua fría y agua de refrigeración, encienda el enfriador y realice una prueba de funcionamiento independiente;
5. La temperatura del agua de refrigeración del enfriador comienza a subir y el agua enfriada comienza a enfriarse;
6. Ajuste la capacidad de transferencia de calor del intercambiador de placas según la apertura de la válvula de agua de refrigeración del intercambiador de placas, y ajuste la apertura de la válvula entre 1/4 y completamente abierta;
7. Encienda parcialmente el ventilador de la torre de enfriamiento según la temperatura del agua de enfriamiento, de la manera que pueda reducir la potencia del eje del compresor.
【Experiencia】
Para reducir la eficiencia energética y aprovechar la refrigeración natural, los centros de datos suelen diseñarse con tecnología de refrigeración mediante torre de refrigeración y intercambiador de placas. Durante la puesta en marcha, la capacidad de intercambio de calor del intercambiador de placas se puede utilizar para obtener suficiente calor del condensador del enfriador como carga térmica para la puesta en marcha del mismo; es decir, el frío generado por el enfriador es absorbido por el intercambiador de placas.
El principio de la puesta en marcha sin carga consiste en aprovechar al máximo la capacidad de intercambio de calor del intercambiador de placas, transfiriendo el frío generado por el evaporador del refrigerador al condensador a través del intercambiador de placas, y el calor liberado por el condensador del refrigerador de vuelta al evaporador a través del intercambiador de placas, para lograr la correspondencia entre la capacidad de refrigeración y la carga térmica del refrigerador. Este método es sencillo de operar y fácil de implementar.
Fecha de publicación: 15 de febrero de 2023
