数据中心精密空调室外机散热问题解决方案

随着大气温室效应的加剧，夏季室外气温不断攀升，给数据中心的散热问题带来了更严峻的挑战。精密空调的室外机面临着散热能力逐渐减弱的情况，无法有效地降低室内温度。此外，许多老旧的数据中心机房通常采用风冷设计，且由于业务量的增加，机房需要不断扩容，但有限的空间无法容纳足够数量的室外机，导致室外冷凝器无法获得足够的气流供应来进行散热工作。在夏季高温季节，空调系统频繁触发高压保护，无法有效地进制冷操作，给主要设备的正常运行带来了严重的安全隐患。

数据中心通常采用楼层内分布设置或室外集中区域放置方式安装室外机。然而，在楼层内设置的情况下，由于后期扩容导致室外机密度过大，容易造成气流短路循环或上下层设备之间的热气流交叉，导致冷凝器散热困难，可能引发系统高压宕机，造成安全隐患。如果楼层内的室外机一侧靠墙，一侧为风口，建筑外装饰遮挡会导致冷凝器进风气流不足。当室外机成排设置时，进风竞争会导致末端空间风量更小，散热问题更为严重。因此，需要改善室外机的散热条件，确保数据中心设备的正常运行和数据的安全性。室外集中区域设置的室外机可能会受到建筑物周围遮挡物的影响，如过高的女儿墙或散热空间不足。这可能导致夏季运行时，室外机周围的局部温度升高，影响冷凝器的散热效果，严重情况下可能引发高压停机保护。

图1 楼层内分布设置

图2 室外集中区域设置

室外机的散热能力会还会受到室外环境温度的影响。设备厂商通常将室外冷凝器的设定温度限制在35℃。然而，在全球变暖的情况下，许多地区的夏季室外温度可以达到40℃甚至更高。由于环境温度升高，室外机的散热能力下降，导致冷凝温度升高，严重情况下可能导致高压报警，进而影响空调系统的正常运行。此外，当室外环境风速较大时，室外机会排气困难，甚至会出现倒灌现象

最后，精密空调在长时间运行制冷系统后，冷凝器盘管内壁会自然附着热阻油膜，同时盘管的外部散热翅片可能会积灰或遭受日晒和雨淋，导致翅片腐蚀。这些问题会导致机房空调的制冷能力下降，同时外机风扇的耗电量增加，频繁出现高压报警故障。

对此，第一种解决方案优化布局方式。首先，在现场条件允许的情况下，将部分室外机移至其他位置，确保室外机之间的间距，并将大容量机组放置在外侧区域，以增加排风的顺畅程度。另外，对于被外立面装饰结构遮挡的室外机，可以将通风百叶改为格栅风口，确保通风面积不小于70%，减少通风阻力。如果条件允许，还可以直接拆除室外机风口的遮挡物，增强室外机的空气流通，充分利用自然风进行换热。若水平安装受限，可以考虑在竖直方向上进行叠加安装、隔层安装或错层错列安装，以减少气流短路现象的发生。

为了进一步增强室外机的散热效果，除了优化布局方式外，还可以强化室外机散热。目前常用的技术包括水喷淋、雾化喷淋和湿膜换热。水喷淋主要用于应急散热，在夏季高温季节使用，成本低且效果快，但耗水量大，长期使用可能导致翅片老化。雾化喷淋通过将水雾化产生细小液滴，降低室外机进风温度，节水且节能效果显著。湿膜换热则是一种非接触式换热系统，通过湿膜和室外空气进行热交换，有效降低冷凝器进风温度，节约水资源。经过湿膜换热系统的预冷处理，可以显著降低室外机的冷凝温度，减少能效衰减。这些技术可以单独或结合使用，特别适用于室外机集中安装或散热不良的机组。

图3 雾化喷淋系统简图

图4 湿膜换热装置结构原理图

考虑到原冷却系统无法解决室外机大规模布置形成的局部热岛效应问题，应当提出精密空调系统的改造方案。改造方案主要包括风冷冷凝器水冷改造和室外机风道系统改造。风冷冷凝器水冷改造是在原有风冷空调系统基础上，增加一套水冷壳管式冷凝器。改造后的空调系统以水冷运行为主，原有风冷系统作为辅助冷凝器。通过先进冷凝器和壳管式换热器的逐级换热，实现冷媒的充分换热，发挥两种系统的换热能力。该改造方案不仅解决了原风冷系统散热不良的问题，降低了压缩机能耗，还提高了系统安全性。同时，可以利旧处理原风冷系统作为备份辅助散热装置，节能效果显著。

图5 水冷改造系统原理图

室外机风道系统优化主要采用安装封闭隔板或导流罩，增加室外机导风管，引流狭小空间内的热风至室外。或者对部分室外机采用轴流风机强制对流，增加通风量，减少冷凝器的排风阻力。该方案主要适用于同层阳台或夹层内多台室外机集中放置的情况，需要根据现场情况制定具体方案，范围较小。

审核编辑：汤梓红