應(yīng)用冷卻塔免費(fèi)供冷技術(shù)的特性分析

周宇

[摘要]近幾年發(fā)展中，冷卻塔供冷技術(shù)發(fā)展迅速，冷卻塔免費(fèi)供冷具有環(huán)保、節(jié)能特點(diǎn)，適合應(yīng)用到建筑面積較大的建筑物中。冷卻塔免費(fèi)供冷是在正?？照{(diào)水系統(tǒng)條件下增設(shè)部分管路與設(shè)備，室外濕球溫度達(dá)到一定參數(shù)后，關(guān)閉制冷機(jī)組，用流經(jīng)冷卻塔的循環(huán)冷卻水向空調(diào)系統(tǒng)供冷實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

[關(guān)鍵詞]冷卻塔;供冷技術(shù);特性分析 文章編號(hào)：2095—4085（2019）08—0140—02

隨著空調(diào)能耗量的增加，怎樣節(jié)約空調(diào)能耗得到了重視。近些年，冷卻水塔免費(fèi)供冷技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著、易改造而得到了重視。對(duì)此，文章就冷卻塔免費(fèi)供冷技術(shù)的特性應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1冷卻塔免費(fèi)供冷原理

1.1冷卻塔免費(fèi)供冷原理

冷卻塔出口水溫度需結(jié)合建筑冷負(fù)荷與室外濕球溫度確定，處于最低溫度為當(dāng)時(shí)室外空氣的濕球溫度。建筑冷負(fù)荷降低，濕負(fù)荷降低，提升冷水溫度。冷卻水出口水溫和空調(diào)末端所需冷水進(jìn)口水溫相適應(yīng)，在一定程度上為冷卻塔供冷創(chuàng)造條件。

1.2冷卻塔免費(fèi)供冷類型

直接供冷：將冷水環(huán)路與冷卻水環(huán)路連在一起。高溫環(huán)境下，系統(tǒng)在空調(diào)水系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行，過渡季與冬季，室外濕球溫度降低到一定參數(shù)后開啟管道并關(guān)閉制冷機(jī)，進(jìn)入冷卻塔供冷狀態(tài)。不過，開式冷卻塔內(nèi)水流和室外空氣接觸換熱容易受到污染，影響管路運(yùn)行。為此，在冷卻塔出水管路與集水箱問安裝水處理裝置，有助于水系統(tǒng)過濾。間接供冷：系統(tǒng)中冷卻水環(huán)路與冷水換流具有獨(dú)立性。在季節(jié)變化或寒冷冬季，環(huán)路之間的能量傳遞通過板式換熱器進(jìn)行。間接供冷系統(tǒng)能夠避免污染，但中間有一定的換熱損失。當(dāng)然也可以直接采用閉式冷卻塔，其造價(jià)相對(duì)于冷卻塔加板式換熱器來說要高。

2冷卻塔免費(fèi)供冷分析

基于節(jié)能性分析，以國(guó)內(nèi)某綜合性建筑利用間接供冷為例，該建筑綜合了辦公、酒店、商業(yè)等形態(tài)，主體為鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)為雙層玻璃幕墻，幕墻占外墻面積70%。因?yàn)榻ㄖw量大、室內(nèi)區(qū)域諸多，需要向內(nèi)區(qū)供冷。在負(fù)荷率較低的過渡季節(jié)，冷水機(jī)組停止運(yùn)行，使用閉式冷卻塔作為空調(diào)系統(tǒng)末端提供冷量。該過程中，因?yàn)槭彝猸h(huán)境濕球溫度低，冷卻塔可以讓水溫達(dá)到15℃以下，為空調(diào)末端提供廉價(jià)冷量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

2.1閉式冷卻塔設(shè)計(jì)

使用閉式冷卻塔，高溫季節(jié)為主機(jī)提供冷卻水，過渡季在室外濕球溫度下降后由閉式冷卻塔提供冷量。空氣和水接觸的時(shí)間越長(zhǎng)、冷卻塔尺寸越大，冷卻塔出口水溫越能夠逼近空氣濕球溫度。冷卻塔出口冷卻水設(shè)計(jì)溫度高于濕球溫度?？梢钥闯觯S著室外空氣濕球溫度的降低，冷卻塔出水溫度近似呈線性下降。濕球溫度代表了冷卻能力的極限值，逼近度與冷卻塔淋水填料的尺寸有關(guān)，額定工況下一般不小于3℃。

2.2表冷器對(duì)數(shù)溫差設(shè)計(jì)

炎熱夏季工況設(shè)計(jì)：夏季由冷水機(jī)組供冷，冷水供水/回水溫度在7℃～12℃，室內(nèi)設(shè)計(jì)干球溫度約25℃，相對(duì)濕度55%，送風(fēng)溫度16%。計(jì)算空調(diào)機(jī)組表冷器中送風(fēng)溫度和冷水供水、回水溫度的對(duì)數(shù)平均溫差為10%。

2.3冷卻水溫度對(duì)冷水機(jī)組運(yùn)行性能的影響

在100%負(fù)荷率情況下，隨著冷卻水溫度的降低，冷水機(jī)組的COP逐漸增大。需要注意的是，冷水機(jī)組對(duì)最低允許冷卻水進(jìn)口溫度有一定要求。當(dāng)冷卻塔出水溫度低于該允許值時(shí)，需要通過冷卻水旁通措施來提高機(jī)組進(jìn)水溫度，以滿足限定值要求。選擇冷水機(jī)組時(shí)，盡量考慮選用最低允許冷卻水進(jìn)口溫度較低的機(jī)型，以利于充分利用低溫冷卻水，提高冷水機(jī)組的COP。

3冷卻塔供冷系統(tǒng)運(yùn)行能效分析

3.1冷水系統(tǒng)綜合性能系數(shù)

將空調(diào)冷水系統(tǒng)供冷涼與冷水機(jī)組、冷水泵、冷卻塔及冷卻水泵輸入總能量之比定義為冷水系統(tǒng)綜合性能系數(shù)。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況分析，可以發(fā)現(xiàn)，隨著室外濕球溫度的降低，冷水系統(tǒng)綜合性能系數(shù)呈線性上升，當(dāng)濕球溫度到達(dá)某一特定值時(shí)，冷卻塔出口溫度達(dá)到冷水機(jī)組最低允許冷卻水進(jìn)口溫度，此時(shí)對(duì)冷卻水旁通管閥門進(jìn)行開度調(diào)節(jié)，保證進(jìn)入機(jī)組的冷卻水溫度保持最低值，自此冷水系統(tǒng)綜合性能系數(shù)不再變化。

3.2氣候條件的影響

通過調(diào)查國(guó)內(nèi)不同氣候條件地區(qū)，根據(jù)資料對(duì)全年濕球溫度時(shí)間分布頻數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以北京、上海、廣州地區(qū)為例進(jìn)行分析。分析發(fā)現(xiàn)，由于濕球溫度的差異，三個(gè)地區(qū)的全年運(yùn)行能耗有較大差異，其中北京地區(qū)僅為上海地區(qū)的約80%。廣州地區(qū)因?yàn)榈蜐袂驕囟葧r(shí)間段短，在常規(guī)運(yùn)行模式和設(shè)計(jì)水溫情況下節(jié)能效果不明顯。隨著技術(shù)的發(fā)展，冷水設(shè)計(jì)溫度進(jìn)一步提高，冷卻塔供冷技術(shù)在南方地區(qū)的節(jié)能性能夠進(jìn)一步提升。

4結(jié)語(yǔ)

冷卻塔供冷技術(shù)發(fā)展迅速，在室外干濕球溫差較大、空氣干燥區(qū)域，過渡季節(jié)采用冷卻塔供冷技術(shù)不僅能夠提高空調(diào)舒適性，還能減少冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)間、節(jié)約供冷費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。