應用冷卻塔免費供冷技術的特性分析

周宇

[摘要]近幾年發展中，冷卻塔供冷技術發展迅速，冷卻塔免費供冷具有環保、節能特點，適合應用到建筑面積較大的建筑物中。冷卻塔免費供冷是在正常空調水系統條件下增設部分管路與設備，室外濕球溫度達到一定參數后，關閉制冷機組，用流經冷卻塔的循環冷卻水向空調系統供冷實現節能。

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

隨著空調能耗量的增加，怎樣節約空調能耗得到了重視。近些年，冷卻水塔免費供冷技術得到廣泛應用，經濟效益顯著、易改造而得到了重視。對此，文章就冷卻塔免費供冷技術的特性應用進行簡要分析。

1冷卻塔免費供冷原理

1.1冷卻塔免費供冷原理

冷卻塔出口水溫度需結合建筑冷負荷與室外濕球溫度確定，處于最低溫度為當時室外空氣的濕球溫度。建筑冷負荷降低，濕負荷降低，提升冷水溫度。冷卻水出口水溫和空調末端所需冷水進口水溫相適應，在一定程度上為冷卻塔供冷創造條件。

1.2冷卻塔免費供冷類型

直接供冷：將冷水環路與冷卻水環路連在一起。高溫環境下，系統在空調水系統環境下運行，過渡季與冬季，室外濕球溫度降低到一定參數后開啟管道并關閉制冷機，進入冷卻塔供冷狀態。不過，開式冷卻塔內水流和室外空氣接觸換熱容易受到污染，影響管路運行。為此，在冷卻塔出水管路與集水箱問安裝水處理裝置，有助于水系統過濾。間接供冷：系統中冷卻水環路與冷水換流具有獨立性。在季節變化或寒冷冬季，環路之間的能量傳遞通過板式換熱器進行。間接供冷系統能夠避免污染，但中間有一定的換熱損失。當然也可以直接采用閉式冷卻塔，其造價相對于冷卻塔加板式換熱器來說要高。

2冷卻塔免費供冷分析

基于節能性分析，以國內某綜合性建筑利用間接供冷為例，該建筑綜合了辦公、酒店、商業等形態，主體為鋼結構狀態，外圍護結構為雙層玻璃幕墻，幕墻占外墻面積70%。因為建筑體量大、室內區域諸多，需要向內區供冷。在負荷率較低的過渡季節，冷水機組停止運行，使用閉式冷卻塔作為空調系統末端提供冷量。該過程中，因為室外環境濕球溫度低，冷卻塔可以讓水溫達到15℃以下，為空調末端提供廉價冷量，實現節能降耗。

2.1閉式冷卻塔設計

使用閉式冷卻塔，高溫季節為主機提供冷卻水，過渡季在室外濕球溫度下降后由閉式冷卻塔提供冷量。空氣和水接觸的時間越長、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計溫度高于濕球溫度。可以看出，隨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，額定工況下一般不小于3℃。

2.2表冷器對數溫差設計

炎熱夏季工況設計：夏季由冷水機組供冷，冷水供水/回水溫度在7℃～12℃，室內設計干球溫度約25℃，相對濕度55%，送風溫度16%。計算空調機組表冷器中送風溫度和冷水供水、回水溫度的對數平均溫差為10%。

2.3冷卻水溫度對冷水機組運行性能的影響

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

3冷卻塔供冷系統運行能效分析

3.1冷水系統綜合性能系數

將空調冷水系統供冷涼與冷水機組、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綜合性能系數。根據實際運行工況分析，可以發現，隨著室外濕球溫度的降低，冷水系統綜合性能系數呈線性上升，當濕球溫度到達某一特定值時，冷卻塔出口溫度達到冷水機組最低允許冷卻水進口溫度，此時對冷卻水旁通管閥門進行開度調節，保證進入機組的冷卻水溫度保持最低值，自此冷水系統綜合性能系數不再變化。

3.2氣候條件的影響

通過調查國內不同氣候條件地區，根據資料對全年濕球溫度時間分布頻數進行統計，以北京、上海、廣州地區為例進行分析。分析發現，由于濕球溫度的差異，三個地區的全年運行能耗有較大差異，其中北京地區僅為上海地區的約80%。廣州地區因為低濕球溫度時間段短，在常規運行模式和設計水溫情況下節能效果不明顯。隨著技術的發展，冷水設計溫度進一步提高，冷卻塔供冷技術在南方地區的節能性能夠進一步提升。

4結語

冷卻塔供冷技術發展迅速，在室外干濕球溫差較大、空氣干燥區域，過渡季節采用冷卻塔供冷技術不僅能夠提高空調舒適性，還能減少冷水機組運行時間、節約供冷費用，經濟效益顯著。