淺談空調冷卻循環(huán)水系統(tǒng)設計

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　摘要：民用建筑空調冷卻循環(huán)水系統(tǒng)相對于工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，設計具有一些特點：循環(huán)水量較小，設備為定型產品，水質要求較低，季節(jié)性運轉等。加上民用建筑設計周期短，設計人員往往根據(jù)以往的經驗，形成定式思維，對一些具體的細節(jié)問題，關注不夠，造成冷卻水系統(tǒng)水溫降不下來，系統(tǒng)能耗過大，運轉操作不便等問題。該文針對冷卻循環(huán)水系統(tǒng)經常出現(xiàn)的問題，談談自己的設計體會，旨在引起大家的進一步討論，達到共同認識共同提高的目的。

　　關鍵字：冷卻循環(huán)水系統(tǒng)；選型；水質處理

　　民用建筑空調冷卻循環(huán)水系統(tǒng)相對于工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，設計具有一些特點：循環(huán)水量較小，設備為定型產品，水質要求較低，季節(jié)性運轉等。加上民用建筑設計周期短，設計人員往往根據(jù)以往的經驗，形成定式思維，對一些具體的細節(jié)問題，關注不夠，造成冷卻水系統(tǒng)水溫降不下來，系統(tǒng)能耗過大，運轉操作不便等問題。該文針對冷卻循環(huán)水系統(tǒng)經常出現(xiàn)的問題，談談自己的設計體會，旨在引起大家的進一步討論，達到共同認識共同提高的目的。

　　一、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)設備的合理選型

　　1．設計基礎資料

　　為保證冷卻塔的冷卻效果，必須注重氣象參數(shù)的收集， 氣象參數(shù)應包括空氣干球溫度θ（℃），空氣濕球溫度τ（℃），大氣壓力P(104Pa)，夏季主導風向，風速或風壓，冬季最低氣溫等。

　　根據(jù)《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》和《建筑給水排水設計規(guī)范》，冷卻塔設計計算所選用的空氣干球溫度和濕球溫度，應與所服務的空調等系統(tǒng)的設計空氣干球溫度和濕球溫度相吻合，應采用歷年平均不保證50小時的干球溫度和濕球溫度。

　　2、冷卻循環(huán)水量確定

　　確定冷卻循環(huán)水量時，首先要清楚準確地了解空調負荷及空調設備要求的冷卻循環(huán)水量，同時還要關注空調機的選型，一般可根據(jù)制冷量（美RT），估算冷卻循環(huán)水量Q（m³/h），對于機械式制冷：離心式、螺桿式、往復式制冷機，Q=0.8RT。對于熱力式制冷：單、雙效溴化鋰吸收式制冷機，Q=(1.0-1.1)RT ；設計時，冷卻循環(huán)水量一般是由空調專業(yè)根據(jù)制冷機樣本中給出的冷卻水量提出的。需用指出的是，制冷機樣本中給出的冷卻水量往往比用負荷法計算值小，尤其是進口機，這主要是由于目前冷卻塔本身的熱工性能達不到進口設備的要求。

　　3、冷卻塔選型

　　民用建筑冷卻塔選型一般選超低噪音逆流冷卻塔，逆流塔冷卻水與空氣逆流接觸，熱交換率高，當循環(huán)水量容積散質系數(shù)βxv相同，填料容積比橫流式要少約20%-30%，對于大流量的循環(huán)系統(tǒng)，可以采用橫流塔，橫流塔高度比逆流塔低，結構穩(wěn)定性好，有利于建筑物立面布置和外觀要求。

　　冷卻塔選型時應考慮一定余地，我們在工程設計時，一般按制冷機樣本所提供的冷卻循環(huán)水量的110%-115%進行選型。其原因主要有：

　?、倮鋮s塔設計時，濕球溫度為28℃，冷水溫度為32℃，出水溫度為37℃，冷水溫度與濕球溫度的差為4℃，而某些制冷機參數(shù)要求，制冷機進水溫度為30℃，對于中南地區(qū)，濕球溫度一般在27℃-29℃之間，冷卻后水溫難以達到30℃。

　?、诳紤]到冷卻塔布置時，受周圍環(huán)境影響，冷卻效果達不到設計要求，例如：多塔布置濕空氣回流的影響，建筑物塔壁、廣告牌對氣流通暢的影響。

　?、劾鋮s塔自身質量會影響其熱工性能。目前，國產冷卻塔，技術含量不高，市場準入條件較低，廠家生產規(guī)模不大，質量難以保證，冷卻塔在運轉一定時間后，出現(xiàn)填料塌陷，配水不均等都影響到冷卻效果，在實際工程中，經常出現(xiàn)冷卻塔出水溫度達不到設計參數(shù)要求的現(xiàn)象。

　?、芙档屠鋮s塔出水溫度，利于制冷機高效運轉。空調制冷機組用電量很大，遠遠高于冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，包括冷卻塔風機的用電量。冷卻塔選型時適當放大，對于制冷機高效運轉，節(jié)約運轉費用有很大好處。

　　二、冷卻塔的集水設施

　　冷卻塔出水的集水設施有兩種：集水塔盤和專用集水池（或冷卻水箱），在設計時究竟設不設專用集水池，一直存在爭議，有人認為：不設專用集水池，循環(huán)泵可能將集水盤內水抽空，引起系統(tǒng)進氣，造成水泵汽蝕。另一些人認為，冷卻塔帶集水盤其目的就是不另外再做水池，集水盤設快速補水管，解決水泵抽空問題，那么是否設集水池？我們對不設集水池的系統(tǒng)運行進行分析：一般冷卻塔的集水盤有效水深為300-400mm,加深集水盤的有效水深為500-600m，在系統(tǒng)連續(xù)正常運行時，當水泵吸水管流速V>1.0m/s時，吸水口旋渦較深，吸水口極易吸氣。當水泵吸水管流速V<0.6m/s時，吸水口旋渦不致于將水抽空，也不致于使系統(tǒng)摻氣，運行時，不斷有水量損失，同時由浮球閥自動補充新水，集水盤處于最高水位。但是，在系統(tǒng)啟動時，由于冷卻塔配水管及填料上的附著水來不及補充至集水盤，造成集水盤水被抽空，停機時，配水管及填料上的附著水繼續(xù)進入集水盤，這樣造成集水盤水量溢流掉。例如，對于單臺冷卻塔循環(huán)水量為500m³/h，冷卻塔直徑D=6.6m，冷卻塔配水管至出水口高度為5.1m，塔內水流速為V=0.05m/s，經計算在塔內淋水時間為102s，在這段時間內，循環(huán)流量為14m³，一般情況下，冷卻塔集水盤可提供8m³調節(jié)水量，其余6m³水量要求補水在1.7min內補充，補充水管管徑只有DN50，不能在短時滿足補水要求，這樣必將造成集水盤被抽空，通常解決辦法采用快速補水管補水，快速補水管管徑需要DN200，流速為1.92m/s，但是這么大的快速補水管，并且需要瞬時提 供這么大的水量，一般難以實現(xiàn)。冷卻塔一般放在裙房頂或主樓屋頂，市政自來水無論從水量水壓上均難以滿足要求，如果采用加壓補水，系統(tǒng)將會變得更復雜，且操作不便，也非常不經濟。對于辦公樓、商業(yè)建筑等空調，一般為白天運行，夜間停機，這樣必將造成每天開機時，出現(xiàn)集水盤被抽空，停機時出現(xiàn)溢水現(xiàn)象。