冬季冷卻塔供冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

1、<p>　　冬季冷卻塔供冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)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(jì)中，冬季利用冷卻塔冷卻水冷源代替制冷機(jī)制冷，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉制冷機(jī)的條件下為工藝設(shè)備供冷。在某工程項(xiàng)目中，根據(jù)業(yè)主要求和暖通專業(yè)的配合討論，在本項(xiàng)目的廠房1500m3/h（300*5）的冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中增加了冬季制冷的設(shè)計(jì)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(hào)： TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jī)組的冷水供水溫度不低于

5、5℃，常為7℃。在冬季，當(dāng)室外空氣濕球溫度達(dá)到一定條件時(shí)，經(jīng)冷卻塔的冷卻水出水溫度就可達(dá)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(dāng)冬季室外空氣濕球溫度達(dá)到特定值時(shí)，關(guān)閉冷水機(jī)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(fù)荷，從而達(dá)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(jià)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(duì)上述的閉式冷卻塔的一些問題，開式冷卻塔也被應(yīng)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(jìn)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(yīng)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(duì)總冷卻水流量5%～10%的水量進(jìn)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(jìn)入設(shè)備末

10、端。當(dāng)冷卻塔供冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，冷水機(jī)組停止工作，冷卻水經(jīng)管道流至板式換熱器進(jìn)行換熱（如圖4）。冷水系統(tǒng)不會(huì)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(xiàng)目冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中基于項(xiàng)目造價(jià)的分析，以及保障系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行工況為：當(dāng)室外空氣濕球溫度約為3℃時(shí)，停止運(yùn)行工藝?yán)鋬鰴C(jī)，冷卻塔直接為工藝用板交提供工藝?yán)鋬鏊ɡ鋬鏊?50m3/h，冷凍水（冬季冷卻塔提供）出水溫度6℃，供回水溫差2.5℃）。達(dá)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(shí)的供冷需求，其經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在該系統(tǒng)能減少冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)數(shù)上，而該系統(tǒng)的運(yùn)行與當(dāng)?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(diǎn)的選擇直接關(guān)系到系統(tǒng)的供冷時(shí)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(yùn)行工況有很大區(qū)別。冷卻塔免費(fèi)供冷的設(shè)計(jì)需要得到冷卻塔全年濕球溫度范圍對(duì)應(yīng)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(shí)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(yùn)行和縮小冷卻水溫差的的辦法以延長(zhǎng)免費(fèi)供冷時(shí)間(在更高的濕球溫度下實(shí)現(xiàn)冷卻塔供冷)。設(shè)計(jì)中選取設(shè)計(jì)工況的切換點(diǎn)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(jī)供冷工況進(jìn)行比較，冷凍機(jī)供冷工況下，冷凍水供回水溫差取5 ℃，冷凍水泵流量可相應(yīng)減小。冷卻塔供冷工況下，冷凍

14、機(jī)停止運(yùn)行，雖然冷卻水供回水溫差在2.5℃，水量相應(yīng)增大，水泵運(yùn)行功率會(huì)增大，但如果能實(shí)現(xiàn)冷卻塔供冷,所省的壓縮機(jī)耗電量遠(yuǎn)大于小溫差時(shí)冷卻水泵帶來的耗電量增加。根據(jù)業(yè)主其他項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和一些同類項(xiàng)目的對(duì)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(diǎn)切換至冷卻塔供冷是較經(jīng)濟(jì)可行的[3]。 </p><p>　　實(shí)際運(yùn)行過程中，冷卻塔供冷模式是否啟動(dòng)，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(yùn)行中不斷摸索停開冷水機(jī)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(jì)中，在夏季運(yùn)行條件下，冷卻水水泵為300m3/h,30m每臺(tái)（5用1備）。為節(jié)約設(shè)備初期投資，冬季運(yùn)行條件根據(jù)設(shè)備對(duì)冷負(fù)荷的要求，調(diào)整冷凍水的流量和溫差。設(shè)計(jì)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(shí)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(yīng)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(yīng)注意的問題 </p><p>　　（1）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(xué)加藥、冷卻水旁濾、

17、夏季及時(shí)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(hù)清洗而使換熱量下降。 </p><p>　?。?）由于冷卻塔供冷主要在冬季運(yùn)行，對(duì)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>　　（3）確定適宜的技術(shù)措施保障供冷系統(tǒng)在冷夏季過渡時(shí)，冷水機(jī)組供冷和冷卻塔供冷兩種運(yùn)行工況間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。為此應(yīng)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(jìn)行可靠適時(shí)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(fēng)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(xiàn)： </b></p><p>　

19、　[1] 季阿敏,劉瑋,李杰.冷卻塔供冷節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)(自然科學(xué)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(yīng)用及節(jié)能設(shè)計(jì)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(jì)方法[J]. 暖通空調(diào),2009,39(7):99-104 <