淺談空調(diào)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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　摘要：民用建筑空調(diào)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(shè)計(jì)具有一些特點(diǎn)：循環(huán)水量較小，設(shè)備為定型產(chǎn)品，水質(zhì)要求較低，季節(jié)性運(yùn)轉(zhuǎn)等。加上民用建筑設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)人員往往根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，形成定式思維，對一些具體的細(xì)節(jié)問題，關(guān)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(yùn)轉(zhuǎn)操作不便等問題。該文針對冷卻循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的問題，談?wù)勛约旱脑O(shè)計(jì)體會(huì)，旨在引起大家的進(jìn)一步討論，達(dá)到共同認(rèn)識(shí)共同提高的目的。

　　關(guān)鍵字：冷卻循環(huán)水系統(tǒng)；選型；水質(zhì)處理

　　民用建筑空調(diào)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(shè)計(jì)具有一些特點(diǎn)：循環(huán)水量較小，設(shè)備為定型產(chǎn)品，水質(zhì)要求較低，季節(jié)性運(yùn)轉(zhuǎn)等。加上民用建筑設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)人員往往根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，形成定式思維，對一些具體的細(xì)節(jié)問題，關(guān)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(yùn)轉(zhuǎn)操作不便等問題。該文針對冷卻循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的問題，談?wù)勛约旱脑O(shè)計(jì)體會(huì)，旨在引起大家的進(jìn)一步討論，達(dá)到共同認(rèn)識(shí)共同提高的目的。

　　一、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備的合理選型

　　1．設(shè)計(jì)基礎(chǔ)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(yīng)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(dǎo)風(fēng)向，風(fēng)速或風(fēng)壓，冬季最低氣溫等。

　　根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，冷卻塔設(shè)計(jì)計(jì)算所選用的空氣干球溫度和濕球溫度，應(yīng)與所服務(wù)的空調(diào)等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空氣干球溫度和濕球溫度相吻合，應(yīng)采用歷年平均不保證50小時(shí)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(shí)，首先要清楚準(zhǔn)確地了解空調(diào)負(fù)荷及空調(diào)設(shè)備要求的冷卻循環(huán)水量，同時(shí)還要關(guān)注空調(diào)機(jī)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(jī)械式制冷：離心式、螺桿式、往復(fù)式制冷機(jī)，Q=0.8RT。對于熱力式制冷：單、雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)，Q=(1.0-1.1)RT ；設(shè)計(jì)時(shí)，冷卻循環(huán)水量一般是由空調(diào)專業(yè)根據(jù)制冷機(jī)樣本中給出的冷卻水量提出的。需用指出的是，制冷機(jī)樣本中給出的冷卻水量往往比用負(fù)荷法計(jì)算值小，尤其是進(jìn)口機(jī)，這主要是由于目前冷卻塔本身的熱工性能達(dá)不到進(jìn)口設(shè)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(dāng)循環(huán)水量容積散質(zhì)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(jié)構(gòu)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(shí)應(yīng)考慮一定余地，我們在工程設(shè)計(jì)時(shí)，一般按制冷機(jī)樣本所提供的冷卻循環(huán)水量的110%-115%進(jìn)行選型。其原因主要有：

　?、倮鋮s塔設(shè)計(jì)時(shí)，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(jī)參數(shù)要求，制冷機(jī)進(jìn)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(dá)到30℃。

　?、诳紤]到冷卻塔布置時(shí)，受周圍環(huán)境影響，冷卻效果達(dá)不到設(shè)計(jì)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(zhì)量會(huì)影響其熱工性能。目前，國產(chǎn)冷卻塔，技術(shù)含量不高，市場準(zhǔn)入條件較低，廠家生產(chǎn)規(guī)模不大，質(zhì)量難以保證，冷卻塔在運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，出現(xiàn)填料塌陷，配水不均等都影響到冷卻效果，在實(shí)際工程中，經(jīng)常出現(xiàn)冷卻塔出水溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)參數(shù)要求的現(xiàn)象。

　　④降低冷卻塔出水溫度，利于制冷機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)?？照{(diào)制冷機(jī)組用電量很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，包括冷卻塔風(fēng)機(jī)的用電量。冷卻塔選型時(shí)適當(dāng)放大，對于制冷機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)約運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用有很大好處。

　　二、冷卻塔的集水設(shè)施

　　冷卻塔出水的集水設(shè)施有兩種：集水塔盤和專用集水池（或冷卻水箱），在設(shè)計(jì)時(shí)究竟設(shè)不設(shè)專用集水池，一直存在爭議，有人認(rèn)為：不設(shè)專用集水池，循環(huán)泵可能將集水盤內(nèi)水抽空，引起系統(tǒng)進(jìn)氣，造成水泵汽蝕。另一些人認(rèn)為，冷卻塔帶集水盤其目的就是不另外再做水池，集水盤設(shè)快速補(bǔ)水管，解決水泵抽空問題，那么是否設(shè)集水池？我們對不設(shè)集水池的系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)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(yùn)行時(shí)，當(dāng)水泵吸水管流速V>1.0m/s時(shí)，吸水口旋渦較深，吸水口極易吸氣。當(dāng)水泵吸水管流速V<0.6m/s時(shí)，吸水口旋渦不致于將水抽空，也不致于使系統(tǒng)摻氣，運(yùn)行時(shí)，不斷有水量損失，同時(shí)由浮球閥自動(dòng)補(bǔ)充新水，集水盤處于最高水位。但是，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，由于冷卻塔配水管及填料上的附著水來不及補(bǔ)充至集水盤，造成集水盤水被抽空，停機(jī)時(shí)，配水管及填料上的附著水繼續(xù)進(jìn)入集水盤，這樣造成集水盤水量溢流掉。例如，對于單臺(tái)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(nèi)水流速為V=0.05m/s，經(jīng)計(jì)算在塔內(nèi)淋水時(shí)間為102s，在這段時(shí)間內(nèi)，循環(huán)流量為14m³，一般情況下，冷卻塔集水盤可提供8m³調(diào)節(jié)水量，其余6m³水量要求補(bǔ)水在1.7min內(nèi)補(bǔ)充，補(bǔ)充水管管徑只有DN50，不能在短時(shí)滿足補(bǔ)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(bǔ)水管補(bǔ)水，快速補(bǔ)水管管徑需要DN200，流速為1.92m/s，但是這么大的快速補(bǔ)水管，并且需要瞬時(shí)提 供這么大的水量，一般難以實(shí)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(bǔ)水，系統(tǒng)將會(huì)變得更復(fù)雜，且操作不便，也非常不經(jīng)濟(jì)。對于辦公樓、商業(yè)建筑等空調(diào)，一般為白天運(yùn)行，夜間停機(jī)，這樣必將造成每天開機(jī)時(shí)，出現(xiàn)集水盤被抽空，停機(jī)時(shí)出現(xiàn)溢水現(xiàn)象。