冷却塔供冷系统设计中应该注意的问题.docVIP

冷却塔供冷系统设计中应该注意的问题 ?摘　要　针对冷却塔供冷系统中的供冷形式的选择、供水温度的选择、切换温度的确定、冷水温度的控制 以及冷却水泵与系统的匹配等问题进行讨论。 关键词　冷却塔　供水温度 　　冷却塔供冷利用自然冷源,解决冬季、过渡季某些建筑的供冷需要,减少制冷机运行时间,从而得到显著的节能效果。笔者针对冷却塔供冷系统设计和运行中的几个问题,如供冷形式的选择、供水温度的选择、切换温度的确定、冷水温度的控制以及冷却水泵与系统特性的匹配等进行了讨论。 1 　供冷形式的选择 冷却塔供冷大致有如下4 种形式:1) 开式冷却塔加过滤器;2) 开式冷却塔加热交换器;3) 封闭式冷却塔;4) 制冷剂的自然循环。这4 种形式各有特点,在供冷形式的选择时应该加以考虑。 1. 1 　开式冷却塔加过滤器(直接供冷系统)在夏季,系统的工作与常规空调的运行一致, 但在过渡季,当环境温度足够低时,从冷却塔来的冷却水就直接进入冷冻水系统进行循环,包括进入空调系统的末端调节装置内,如风机盘管、诱导器等,如图1 所示。从能源节约的角度来讲,这样的系统效果最好。不过,开式直接供冷系统需要将冷却水系统与冷冻水系统相连通,这样相对较脏的冷却水会污染干净的冷冻水系统,极易堵塞冷冻水系统中的末端空调装置。为减少冷却水对管道的堵塞和腐蚀,系统采用专门的水处理设备和专门的过滤器。加过滤器的系统分为2 种:一种为全过滤系统,如图 1a 所示;一种为部分过滤系统,如图1b 所示。全过滤系统意味着系统中所有的杂质将经过过滤器,从根本上消除阀门和换热器堵塞的可能性,但是有些污物会留在滤料中,增加了水泵的扬程。部分过滤的优点是不增加系统的水泵扬程,可以在需要的时候回洗,而且不需要有过多的滤料,分流量的大小取决于水质的好坏,大约为泵额定流量的5 %～10 %。关于水处理方面的问题,应用直接供冷系统需要承担较高的水处理费用,但是其换热效果是最好的,仅1 个水泵运行,而且不需要增加任何换热器,这是在选择时所作的综合考虑。 1. 2 　开式冷却塔加热交换器(间接供冷系统)间接供冷系统的布置如图2 所示,加装一个板 式换热器与制冷机组并联,从冷却塔来的冷却水通过换热器与闭合环路中的冷却水进行热交换。因此冷却水系统和冷冻水系统是隔离的,从而避免了冷冻水系统被污染、腐蚀和堵塞问题。板式换热器在中温低压的水循环中是最适用的,体积小,换热能力强,能够最小程度地减小换热温差。但是间接供冷系统的缺点就是对能量的利用效率不及直接供冷系统,换热温差加大,而且间接供冷时需要运行两套水泵系统,另外热交换器以及相应的阀门和控制系统也增加了初投资。 1. 3 　封闭式冷却塔 闭式系统(图3) 与开式直接供冷系统的相似之处在于它也是用从冷却塔供给的冷却水直接进行供冷。不同的是它的冷却水系统是封闭的,冷却水未暴露在大气或灰尘中,这样解决了堵塞问题。但冷却塔的出水温度比开式冷却塔高。在夏季正常运行时,降低了冷却塔的效率,过渡季降低了冷却塔供冷的节能效果,而且冷却塔的盘管还需要另外的防冻保护。 1. 4 　制冷剂的自然循环(图4) 在夏季,此系统和传统系统的运行是一样的。在过渡季或冬季大气温度降低时,冷凝器和蒸发器之间的阀门被打开,允许制冷剂蒸汽进入冷凝器,同时液态制冷剂靠重力流到蒸发器,此时压缩机不工作。由于热交换受到制冷剂相变的限制,实际负荷能力往往低于25 % ,因此只能在一年中很少的时间内才能采用,满负荷对于制冷剂迁移循环式冷却塔是不可能的。从上面的分析可以看出,这4 种方式各有优缺点,在选择时要综合考虑正常运行和冷却塔供冷运 行两种情况,根据地区气候差异、建筑功能差异、初投资和运行费用来决定冷却塔供冷形式。一般说来采用开式直接供冷和间接供冷的较多,因此笔者将重点分析这2 种形式。 图1 开式全过滤直接供冷系统(a)，开式部分过滤直接供冷系统(b) 图4 制冷剂自然循环 2 　供水温度和切换温度的选择 2. 1 　供水温度的选择 供水温度的选择需根据如下因素加以综合考虑。 1) 潜在的冷量需求和可以允许的相对湿度的限制; 2) 过渡季或冬季显热负荷的大小; 3) 建筑物空调系统末端装置的运行特性。 4) 在变风量系统中,由于冷冻水温度上升所导致的风机能量的消耗与增加。 2. 2 　切换温度的选择 切换温度是指从常规的机械制冷切换到冷却塔供冷时的大气湿球温度。切换温度与供水温度 关系密切,供水温度越高,其相应的切换温度也越高,能利用冷却塔供冷的时间就越长。供水温度要求的限制决定了切换温度。另外需要说明的一个定义是冷幅,也就是冷却塔供水温度与大气湿球温度的差值,切换温度根据供水温度与冷幅之差而得到。一些文献中以及一些暖通设计人员将冷幅看作一定值,而且认为冷幅是按照夏季冷却塔正常工作时的工况来确定,这样的