冬季冷卻塔供冷系統(tǒng)設(shè)計應用

1、<p>　　冬季冷卻塔供冷系統(tǒng)設(shè)計應用</p><p>　　摘要 為節(jié)約行成本，降低能耗。在冷卻水系統(tǒng)設(shè)計中，冬季利用冷卻塔冷卻水冷源代替制冷機制冷，實現(xiàn)關(guān)閉制冷機的條件下為工藝設(shè)備供冷。在某工程項目中，根據(jù)業(yè)主要求和暖通專業(yè)的配合討論，在本項目的廠房1500m3/h（300*5）的冷卻水系統(tǒng)設(shè)計中增加了冬季制冷的設(shè)計內(nèi)容。 </p><p>　　關(guān)鍵字 冷卻塔；冬季供冷；節(jié)能。

2、 </p><p>　　中圖分類號： TE08 文獻標識碼： A </p><p>　　Abstrct In order to reduce engergy consumption and operation cost, in cooling water system design, Utilizing cooling water from cooling tower substitute

3、 chilled water for process equipment cooling. Thus realize the turn-off of the chiller in winter season. In one project, according to owner’s requirement and HVAC engineer cooperation, add winter-cooling system in the 15

4、00m3/h（300*5）cooling water system in the production building. </p><p>　　Key words Cooling tower; Winter-cooling; engergy saving. </p><p>　　1 冷卻塔供冷原理 </p><p>　　一般空調(diào)工程中，冷水機組的冷水供水溫度不低于

5、5℃，常為7℃。在冬季，當室外空氣濕球溫度達到一定條件時，經(jīng)冷卻塔的冷卻水出水溫度就可達設(shè)備末端冷水供水溫度的要求。所以冷卻塔供冷系統(tǒng)就是指在原有常規(guī)空調(diào)水系統(tǒng)基礎(chǔ)上增設(shè)部分管路和設(shè)備，當冬季室外空氣濕球溫度達到特定值時，關(guān)閉冷水機組，以流經(jīng)冷卻塔的循環(huán)，冷卻水直接或間接向設(shè)備末端供冷，提供設(shè)備所需要的冷負荷，從而達到節(jié)能的目的[1]。 </p><p>　　2. 冷卻塔供冷形式[2] </p>&

6、lt;p>　　目前，冷卻塔供冷通常按冷卻水是否直接進入設(shè)備末端設(shè)備分為直接和間接供冷系統(tǒng)兩種形式：直接供冷系統(tǒng)包括閉式冷卻塔系統(tǒng)、開式冷卻塔加全過濾系統(tǒng)和開式冷卻塔加部分過濾系統(tǒng)，間接供冷系統(tǒng)包括板式換熱器系統(tǒng)。 </p><p>　　一、 閉式冷卻塔直接供冷 </p><p>　　閉式冷卻塔直接供冷系統(tǒng)是指通過旁通管道將冷水環(huán)路和冷卻水環(huán)路接通，從而使冷卻塔制得的冷卻水直接代替冷水

7、送入末端設(shè)備系統(tǒng)（如圖1）。利用閉式冷卻塔供冷保證了水質(zhì)，使得冷卻水可直接進入設(shè)備末端而不存在水處理的問題。但是與開式冷卻塔相比，其冷卻效率較低，減少了冷卻塔供冷時間，降低了節(jié)能效果。而且由于采用盤管熱交換方式，冬季還需要采取一定的防凍措施。閉式冷卻塔也比開式冷卻塔的價格貴。 </p><p>　　圖1 閉式冷卻塔直接供冷 圖2 全過濾直接供冷 </p><p>　　二、開式冷卻塔全過濾和

8、部分過濾系統(tǒng)直接供冷 </p><p>　　針對上述的閉式冷卻塔的一些問題，開式冷卻塔也被應用到冷卻塔直接供冷系統(tǒng)中，但這其中要涉及到水處理問題。由于進入設(shè)備末端的冷水在冷卻塔內(nèi)與室外空氣直接接觸，水質(zhì)易被污染，所以應在冷卻塔和管路之間設(shè)置過濾裝置。 </p><p>　　全過濾系統(tǒng)將過濾器與冷卻塔和冷卻水泵串聯(lián)（如圖2），所有的冷卻水都要經(jīng)過過濾器，消除閥門和設(shè)備末端換熱器堵塞的可能性。

9、部分過濾直接供冷系統(tǒng)在冷卻塔和冷卻水泵之間旁通，并聯(lián)設(shè)置過濾器及小型循環(huán)水泵（如圖3）。與全過濾直接供冷系統(tǒng)相比，部分過濾系統(tǒng)只對總冷卻水流量5%～10%的水量進行過濾。 </p><p>　　圖3 部分過濾直接供冷 圖4 板式換熱器間接供冷 </p><p>　　三、板式換熱器間接供冷 </p><p>　　冷卻塔間接供冷與直接供冷的區(qū)別在于冷卻水不直接進入設(shè)備末

10、端。當冷卻塔供冷系統(tǒng)運行時，冷水機組停止工作，冷卻水經(jīng)管道流至板式換熱器進行換熱（如圖4）。冷水系統(tǒng)不會受冷卻水的水質(zhì)的影響造成腐蝕和堵塞等現(xiàn)象[1]。 </p><p>　　3. 冷卻塔供冷形式的選擇 </p><p>　　在某項目冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計中基于項目造價的分析，以及保障系統(tǒng)運行可靠性考慮，在業(yè)主和暖通專業(yè)工程師共同討論下，選擇了以開式冷卻塔加板式換熱器供冷系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)流程如圖

11、5:廠房冷卻水流程圖， </p><p>　　系統(tǒng)在冬季運行工況為：當室外空氣濕球溫度約為3℃時，停止運行工藝冷凍機，冷卻塔直接為工藝用板交提供工藝冷凍水（冷凍水要求150m3/h，冷凍水（冬季冷卻塔提供）出水溫度6℃，供回水溫差2.5℃）。達到系統(tǒng)節(jié)能的要求。 </p><p>　　3.1 冷卻塔供冷工況切換分析 </p><p>　　冷卻塔供冷是利用大氣冷源，解

12、決建筑在冬季時的供冷需求，其經(jīng)濟性主要體現(xiàn)在該系統(tǒng)能減少冷水機組運行時數(shù)上，而該系統(tǒng)的運行與當?shù)貧夂驐l件密切相關(guān)。冷卻塔供冷模式的室外轉(zhuǎn)換溫度點的選擇直接關(guān)系到系統(tǒng)的供冷時數(shù)。 </p><p>　　由于冬季溫度較低,冷卻塔中水與空氣的蒸發(fā)傳熱和總傳熱量都減小,與夏季運行工況有很大區(qū)別。冷卻塔免費供冷的設(shè)計需要得到冷卻塔全年濕球溫度范圍對應的熱工曲線。根據(jù)冷卻塔工作特性，冷卻塔在小于其額定流量時可獲得比額定工況更

13、低的冷卻水溫度或更大的溫差。所以在冷卻塔按夏季額定工況已選取的情況下,可采用小于其額定流量運行和縮小冷卻水溫差的的辦法以延長免費供冷時間(在更高的濕球溫度下實現(xiàn)冷卻塔供冷)。設(shè)計中選取設(shè)計工況的切換點為室外空氣濕球溫度為3℃。冷卻水出水溫度6℃。冷卻水供回水溫差2.5℃ </p><p>　　該工況與冷凍機供冷工況進行比較，冷凍機供冷工況下，冷凍水供回水溫差取5 ℃，冷凍水泵流量可相應減小。冷卻塔供冷工況下，冷凍

14、機停止運行，雖然冷卻水供回水溫差在2.5℃，水量相應增大，水泵運行功率會增大，但如果能實現(xiàn)冷卻塔供冷,所省的壓縮機耗電量遠大于小溫差時冷卻水泵帶來的耗電量增加。根據(jù)業(yè)主其他項目的運行經(jīng)驗和一些同類項目的對比，冷卻水供水溫度取6℃，冷卻水溫差取2～3 ℃,室外空氣濕球溫度為3℃工況點切換至冷卻塔供冷是較經(jīng)濟可行的[3]。 </p><p>　　實際運行過程中，冷卻塔供冷模式是否啟動，需要根據(jù)室外氣象條件、設(shè)備的要求

15、、設(shè)備末端設(shè)備的供冷能力等因素綜合分析，在運行中不斷摸索停開冷水機組、使用冷卻塔供冷的轉(zhuǎn)換條件。 </p><p>　　3.2 冷卻水泵和板式熱交換器的選取 </p><p>　　本次設(shè)計中，在夏季運行條件下，冷卻水水泵為300m3/h,30m每臺（5用1備）。為節(jié)約設(shè)備初期投資，冬季運行條件根據(jù)設(shè)備對冷負荷的要求，調(diào)整冷凍水的流量和溫差。設(shè)計中選取冬季供冷冷水要求為2*150 m3/h，

16、冷水（冬季冷卻塔提供）出水溫度6℃，供回水溫差2.5℃。實現(xiàn)利用夏季供冷的冷卻水泵和冷凍水泵的目的。冷卻塔供冷系統(tǒng)增加的只有，根據(jù)冷水量和溫差要求設(shè)置的板式換熱器、相應的閥門和管件、空調(diào)水泵變頻器等較少設(shè)備節(jié)約了成本。 </p><p>　　3.3應注意的問題 </p><p>　?。?）冷卻水系統(tǒng)的水處理問題。由于開式冷卻塔直接與空氣接觸，為保證冷卻循環(huán)水水質(zhì)，采用化學加藥、冷卻水旁濾、

17、夏季及時清洗板式換熱器等措施避免板式換熱器堵塞，防止板式熱換器未得到維護清洗而使換熱量下降。 </p><p>　?。?）由于冷卻塔供冷主要在冬季運行，對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的室外設(shè)置必需采取必要的防凍設(shè)施，如設(shè)置旁管、增設(shè)加熱器等，冷卻塔要考慮防凍除雪功能。 </p><p>　?。?）確定適宜的技術(shù)措施保障供冷系統(tǒng)在冷夏季過渡時，冷水機組供冷和冷卻塔供冷兩種運行工況間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。為此應配置適

18、宜的閥門、儀表和可靠的自控系統(tǒng)。在冬季，隨室外氣溫下降室外空氣環(huán)境供冷能力增加，空調(diào)末端冷水供水溫度下降，為使冷水系統(tǒng)況維持穩(wěn)定狀態(tài)，冷卻塔供冷量必須通過自控系統(tǒng)進行可靠適時的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)手段包括冷卻水量調(diào)節(jié)，冷卻塔通風量調(diào)節(jié)等。 </p><p>　　圖5:廠房冷卻水流程圖 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　

19、　[1] 季阿敏,劉瑋,李杰.冷卻塔供冷節(jié)能技術(shù)應用研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(自然科學版),2009,25(2):214-217 </p><p>　　[2] 楊光，祁影霞，蔣慧. 冷卻塔供冷系統(tǒng)應用及節(jié)能設(shè)計分析[J].制冷與空調(diào),2010,24(4):43-48 </p><p>　　[3] 王翔. 冷卻塔供冷系統(tǒng)設(shè)計方法[J]. 暖通空調(diào),2009,39(7):99-104 <