循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行

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　隨著城市建設(shè)的發(fā)展， 越來越多的公共建筑內(nèi)設(shè)置了中央空調(diào)系統(tǒng)， 循環(huán)水冷卻系統(tǒng)成為不可缺少的部分。本文僅以珠海市珠光大廈為例，淺談設(shè)計(jì)施工、調(diào)試運(yùn)行中的體會(huì)。

　　1 系統(tǒng)組成

　　珠光國際大廈位于珠海市拱北商業(yè)中心區(qū)， 原設(shè)計(jì)為地上38層，地下二層，總建筑面積14.3萬m²，現(xiàn)4層裙房以下8.8萬m²的商業(yè)廣場全部投入使用。系統(tǒng)對應(yīng)于冷凍設(shè)備， 設(shè)有4臺(tái)800m³/h和1臺(tái)300m³/h的位于裙房屋面的冷卻塔、位于地下二層的循環(huán)水泵、手動(dòng)、電動(dòng)蝶閥，過濾器、電子除垢儀等。冷凍主機(jī)位于地下一層，冷卻水共用供回水總管。該循環(huán)水冷卻系統(tǒng)屬于壓力網(wǎng)流式，省卻了冷水池，補(bǔ)水直接進(jìn)入冷卻塔底盤，這樣，水質(zhì)不易污染，水量損失少。本系統(tǒng)中，過濾器設(shè)置于冷水機(jī)組之前，僅考慮到冷凍主機(jī)的保護(hù)，應(yīng)是設(shè)于水泵入水口之前。系統(tǒng)最低處設(shè)置放空排污閥?？紤]到有時(shí)裙樓屋面市政水壓不夠，增設(shè)了補(bǔ)水泵供水系統(tǒng)，由冷卻塔集水盤內(nèi)上下水位控制水泵啟停。管道在跨越變形縫處增設(shè)了伸縮節(jié)。穿躍室內(nèi)處墻板處均設(shè)置了剛性防水套管。水泵及冷水機(jī)組前后管道上均設(shè)置了壓力表。為保護(hù)冷凍主機(jī)，其進(jìn)水管上設(shè)置了水流指示器與主機(jī)聯(lián)鎖。目前， 以廣州中宇冷氣公司為代表的新型高效節(jié)能水冷卻式中央空調(diào)技術(shù)已經(jīng)成熟， 該系統(tǒng)將眾多小型水冷式空調(diào)機(jī)聯(lián)系起來， 由冷卻塔和循環(huán)水泵集中提供循環(huán)冷卻水，組成集中冷卻的分散機(jī)組系統(tǒng)，市場占有率迅速提升，該系統(tǒng)省卻了冷凍主機(jī)、冷凍水泵其機(jī)房、無需冷凍水管保溫，智能化控制，操作方便，調(diào)節(jié)簡單， 便于實(shí)現(xiàn)樓字自控， 空調(diào)機(jī)采用水冷直接蒸發(fā)式，能效比高，EER達(dá)4—5，比一般系統(tǒng)節(jié)能30％，長短期性能價(jià)格比均有較大優(yōu)勢，且設(shè)置靈活簡便。機(jī)組運(yùn)行可靠性高，對循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的重要性要求更高了。

　　2 系統(tǒng)控制與節(jié)能

　　系統(tǒng)中冷卻塔、冷凍主機(jī)、冷卻泵及冷凍泵應(yīng)是一一對應(yīng)開啟的，應(yīng)采用電動(dòng)閥控制水流，不得讓水流經(jīng)過已停機(jī)部分的管道，而影響處理效率。開機(jī)的順序是：冷卻水泵、電動(dòng)閥、冷卻塔、冷凍主機(jī)，停機(jī)的順序則相反，且冷凍機(jī)停機(jī)要提前半小時(shí)。30kW以上冷卻水泵應(yīng)采用軟啟動(dòng)，多臺(tái)并聯(lián)，最好用變頻控制，根據(jù)外界環(huán)境氣候設(shè)定調(diào)節(jié)水泵功率，節(jié)能效果更好。冷卻塔風(fēng)機(jī)采用雙速電機(jī)以及酌情適當(dāng)調(diào)整風(fēng)機(jī)葉片角度對于節(jié)能降噪有明顯效果。

　　根據(jù)是否設(shè)置水池設(shè)置位置， 產(chǎn)生了循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的不同形式。循環(huán)水泵揚(yáng)程的計(jì)算很主要，只需考慮沿程阻力、流出水頭及冷卻塔進(jìn)出水位差即可，一般取25m左右，而與冷卻塔位置的高度關(guān)系不大。冷卻水泵的揚(yáng)程H， 其計(jì)算公式如下：H=k（h_f+h_d+h_m+h_s+h_o）

　　k為安全系數(shù)， 取1.1～1.2；h_f、h_d為冷卻水管路沿程阻力和局部阻力；h_m 為冷凍機(jī)組內(nèi)冷凝器的阻力；h_s為冷卻塔進(jìn)出水位差；h_o為噴嘴處的流出水頭。本人認(rèn)為本次系統(tǒng)采用的形式是較合理的， 一般非萬不得已不要設(shè)置水池，可以采用集水型冷卻塔，冷卻水泵盡量降低設(shè)置，并將冷卻水進(jìn)水總管適當(dāng)放大，以增大蓄水量，既減少管道阻力、節(jié)能又保證水泵的正常運(yùn)行。

　　3 冷卻塔

　　本大廈采用的阻燃超低噪音橫流集水型玻璃鋼組合冷卻塔。冷卻流量是指在設(shè)計(jì)工況和氣象參數(shù)條件下的名義流量，選型時(shí)，根據(jù)冷卻塔的熱工特性曲線，結(jié)合循環(huán)冷卻水的水量、水溫和當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件，經(jīng)過計(jì)算來確定選用型號(hào)和臺(tái)數(shù)， 并留有適當(dāng)儲(chǔ)備系數(shù)以滿足循環(huán)水系統(tǒng)安全保證率的要求。倒棱臺(tái)塔型及高效填料對于冷卻塔的功效很有幫助， 廣州馬利新菱公司的產(chǎn)品不錯(cuò)，其布水噴頭也很有特色。

　　冷卻水量w計(jì)算采用公式：

　　式中Qc為冷卻塔排走熱量，壓縮式制冷機(jī)取負(fù)荷的1.3倍，吸收式制冷機(jī)取負(fù)荷的2倍；C為水的比熱；

　　t為冷卻塔的進(jìn)出水溫差。冷卻塔的補(bǔ)給水量Q 計(jì)算采用公式：Q =N*k*⊿t／（N一1）

　　式中N為濃縮倍數(shù)，加藥法不高于5，采用電子除垢儀不高于10；K=0.001+0.O0002T，T為氣溫。

　　冷卻塔是為冷凍主機(jī)服務(wù)的，應(yīng)盡量靠近服務(wù)對象，以縮短冷卻水管道，應(yīng)盡可能將冷卻塔設(shè)置于建筑物主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向的較通風(fēng)處， 既要便于操作管理和安裝，又要盡可能地少影響環(huán)境。冷卻塔的噪聲主要來自電機(jī)、風(fēng)機(jī)、淋水和塔體的震動(dòng)，要考慮連接塔體管道的橡膠軟接頭和基礎(chǔ)減震。設(shè)備濕重大，應(yīng)提交結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)梁板及設(shè)備基礎(chǔ)時(shí)充分考慮。無風(fēng)機(jī)冷卻塔的使用，除了需要稍大的占地面積和較高的流出水頭，有很多優(yōu)越性，節(jié)能節(jié)水降噪，減少維護(hù)和故障率，因無震動(dòng)可省卻管道中的活性接頭。以廣州良機(jī)冷卻設(shè)備公司為代表的無風(fēng)機(jī)冷卻塔創(chuàng)造性地以高效率的流體動(dòng)能轉(zhuǎn)換裝置取代風(fēng)機(jī)作為空氣動(dòng)力裝置，借用循環(huán)冷卻水泵的壓力，用特制的噴管將循環(huán)冷卻水噴出，使其形成水幕，高速噴出的水幕帶動(dòng)臨近空氣一起運(yùn)動(dòng)， 水與空氣在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生動(dòng)能轉(zhuǎn)換?；旌虾蟮牟伙柡涂諝膺M(jìn)入擴(kuò)散器后進(jìn)一步增壓，到達(dá)塔體頂部時(shí)，由高效擋水器做汽水分離，熱氣排出塔外， 冷卻水落至填料層與進(jìn)入塔內(nèi)的空氣進(jìn)行二次熱交換，使循環(huán)冷卻水達(dá)到良好的降溫效果。

　　4 水質(zhì)穩(wěn)定處理

　　冷卻塔出水口上應(yīng)設(shè)過濾網(wǎng)。系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置過濾器以保護(hù)水泵和冷凍主機(jī)。傳統(tǒng)的加藥法操作復(fù)雜， 費(fèi)用高， 技術(shù)要求較高， 特別要注意藥劑對系統(tǒng)材料的腐蝕性。目前用得較多也應(yīng)是首選的產(chǎn)品是電子水處理儀或叫電子除垢儀， 通過形成高頻電磁場產(chǎn)生防垢、除垢、緩蝕、殺菌、滅藻、防銹功能，選型時(shí)要比較性價(jià)性，耗電量也要比較。系統(tǒng)設(shè)置時(shí)要考慮檢修的方便。以珠海市凈友水質(zhì)處理公司為代表的新一代蜂窩式處垢凈水器對于較大流量的系統(tǒng)處理效果尤好， 該設(shè)備能最大限度產(chǎn)生適用能量，使水經(jīng)過呈蜂窩狀的處理室進(jìn)行分流單獨(dú)處理。其他還有靜電式和內(nèi)磁式等產(chǎn)品。

　　5 安裝調(diào)試運(yùn)行

　　本系統(tǒng)水流量3500m³/h， 水泵總供水管直徑800mm，總回水管直徑900mm.采用l0mm厚直縫焊接鋼管焊接。大于500ram管徑的管道內(nèi)外均二道瀝青漆防腐，安裝時(shí)焊縫處內(nèi)外再補(bǔ)刷二道，另外也可采用卡箍式連接，該方法施工便捷，不破壞防腐層，且能夠允許角度偏移。在管材使用上有更好的選擇，比如HDPE管或玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料管，強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、內(nèi)面光滑比阻小，在安裝及使用性能方面都具有相當(dāng)優(yōu)越性。其線脹系數(shù)大而彈性模量小，為了克服線性膨脹要增設(shè)固定支架和止推環(huán)。管道及其內(nèi)部水的重量較大，必須在支架、吊架、固定件、及受力梁板予以充分考慮，特別是彎頭處的徑向離心力是相當(dāng)大的，以及水泵啟停過程的動(dòng)量，計(jì)算時(shí)應(yīng)引起高度重視。確定管材后，可以計(jì)算經(jīng)濟(jì)流速，再計(jì)算經(jīng)濟(jì)管徑。調(diào)試運(yùn)行中最大的二個(gè)問題是塔水位平衡及系統(tǒng)進(jìn)氣。塔間水位很難平衡反應(yīng)出塔的集水盤水深不夠，連通管管徑過小，水位自平衡效應(yīng)差， 最好能另設(shè)一條單獨(dú)連通集水盤，管徑不小于回水總管的水位平衡管。進(jìn)氣是個(gè)大問題，調(diào)試運(yùn)行時(shí)，冷凍主機(jī)冷卻水入口處的水壓力，曾經(jīng)從0.25MPQ 降到了0.08MPA，系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)入了大量的空氣，一少部分是從水中釋出的，大部分則是因塔的集水盤水深不夠且水位不平衡從塔的出水口吸人了大量的空氣，冷卻水管的安裝要注意不能有地方積氣，要有大于0.003的坡度，大小管道連接應(yīng)采用管頂連接，塔間最好能單獨(dú)設(shè)置平衡水管，管徑要大于每臺(tái)塔的出水管，屋面供回水總管末端和水平長管道處宜設(shè)置集氣罐，其過水?dāng)嗝媸枪軓降?.5-2倍，上設(shè)排氣閘閥。

　　水泵的合理安裝對于運(yùn)行穩(wěn)定及降噪很有幫助。應(yīng)盡量選擇高效節(jié)能泵，低轉(zhuǎn)速、立式、單級泵噪音較低，設(shè)置地點(diǎn)剛性越大越好，應(yīng)采用鋼混基座，并設(shè)置隔震墊、橡膠軟接頭和彈性支座。水泵進(jìn)出水方向最好呈一致。管道安裝不得造成水泵受力。水泵出口應(yīng)設(shè)微阻緩閉消聲止回閥。閥門的設(shè)置應(yīng)考慮設(shè)備器材檢修時(shí)的需要。系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行前，管道先清洗放空， 風(fēng)機(jī)、電機(jī)、水泵均應(yīng)先手工盤動(dòng)，加潤滑油， 測試絕緣電阻和電路，先點(diǎn)動(dòng)，再慢慢加長時(shí)間， 觀察各相電流及電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有無異樣。系統(tǒng)清洗按循環(huán)時(shí)間不應(yīng)短于一周，最后水質(zhì)應(yīng)通過檢測。正常運(yùn)行時(shí)也應(yīng)定期檢測水質(zhì)，適當(dāng)排污，濃縮倍數(shù)控制在10以下。