空调冷却水系统设计的几个问题

空调冷却水系统设计中的几个问题Several Problems in the Design of the Air-Conditioning Cooling Water System摘要：冷却水系统是中央空调系统的重要组成部分，现结合有关工程实例阐明冷却水系统设计中在系统形式选择、循环水量确定、冷却塔选型、出水温度调节、冷却 塔位置确定等方面应该注意的几个问题。关键词：中央空调、冷却水系统设计、冷却塔1. 引言：各地对冷却水系统设计分工不同，有些地区是由暖通专业连同冷冻水系统一起完成，而浙江地区则通常由给排水专业来完成。由于空调冷却水系统组成相对简单，长期以来冷却水系统设计未受到应有的重视。现结合自己的工程实践谈谈其设 计中应注意的几个重要问题。2. 系统形式选择：和空调冷冻水系统一样，按冷却水泵相对于制冷机组的位置，可分 为水泵后置式（下图 1 所示）和水泵前置式（下图 2 所示）两种布置方式。后置式 一般用于高层建筑以便减少制冷机冷凝器侧承压。曾有一超高层建筑，由于用地红线十分紧张，建筑没有裙房，而室外也没有放置冷却塔的合适位置。冷却塔设在 200 米以上的主楼屋面，此时应该采用水泵后置式布置方式以便近可能减少制冷机冷凝器侧依然承压。另外一种情况刚好相反。某 西北国际会展中心，制冷机房在布置在地上一层。同时该建筑屋面为网架屋面，冷 却塔又不能布置在屋面。因此冷却塔只有在室外地面考虑。此时应该采用水泵前置 式布置。为了满足冷却水泵吸入口不发生汽蚀的要求，设计中将冷却塔在室外以钢 支架架高处理并加大回水管道管径，采用阻力小的成品弯头等配件以尽量减少系统 阻力，降低其安装高度，减少其对建筑景观的影响。其安装剖面如下图：-+ !二tSlJStfDNSOt* 利 k.e3. 系统循环水量的确定：一些设备供应商习惯以制冷机制冷量乘以放大系数的方法来 对冷却塔进行选型。这种估算方法其实是不确切的。对于不同类型的制冷机而言其 相同制冷量下的冷却负荷是不同。对封闭式压缩机其冷凝器冷却负荷不仅包含制冷 负荷还包括电机的冷却负荷。因此正确的方法应该是由选型确定的制冷机冷凝器所 需冷却负荷和工程所确定的冷却水供回水温差来确定对应冷却水系统水量。4. 系统供回水温度的确定：现行冷却塔制造标准1中规定的冷却塔标准设计工况下进出水温度为37C/32C。这个参数对应的室外湿球温度为28C。对于某些室外湿球温 度较低的地区(如西部地区)完全有条件降低冷却水温度或者加大其进出水温差以 提高其制冷机能效。根据文献2介绍，冷却水出口温度每降低1C,单位制冷量能耗 降低0.8%2.5%，其节能效果明显。当然其进出水温度的确定还要考虑制冷机正常 工作的需要。5. 冷却塔是冷却系统设计中最重要的组成部分，有以下几个方面需要引起设计人员的 重视：5.1 冷却塔的选型：目前常用的机械通风式冷却塔分为逆流式和横流式。其性能比较 如下表：逆流塔和横流塔的比较塔型性能比较逆流塔1. 冷却水与空气逆流接触，热交换效率咼，当循环水量、容积散质系数相同时所需填料比横流塔要少1530%；2. 相同条件下造价比横流塔低约20%30%；3. 成组布置时，热湿空气回流影响比横流塔小；4. 由于淋水填料面积基本同塔体面积，故占地面积比横流塔小约20%30%。横流塔1. 塔内有进人空间，且米用池式配水，维修上比逆流塔方便；2. 高度比逆流塔低，结构稳定性好，有利于建筑物立面布局和外观 要求；3. 风阻比逆流塔小，风机节电约20%30%；4. 配水系统需要水压比逆流塔低，水泵节电约15%20%；5. 风机功率低、填料底部为塔底，滴水声小，同样条件下噪声比逆 流塔低34dB(A)。对于具体的工程两种塔型均有各自不同的性能优点。近来横流塔由于其噪音小、节 能效果显著等特点在工程中得到了越来越多的应用。5.2 冷却塔进出口电动阀门的设置：现行暖通设计规范3中第7.7.8 条规定：除横流式 等进水口无余压要求的冷却塔外，多台冷却水泵和冷却塔之间通过共用集管连接时， 应在每台冷却塔进水管上设设置电动阀，当无集水箱或连通水槽时，每台冷却塔的 出水管上也应设置电动阀，电动阀宜与对应的冷却水泵连锁。此阀门的设置是为了 冷却塔、冷却水泵、制冷机一一对应开启，保证冷却水系统正常运行。虽然设计当 中一般均有设置。但施工及系统运行过程中还是存在很多不装的情况。笔者曾在几 个工程现场看到没有设置此阀门或者虽然设置了，但自控施工单位控制电缆未连接 到位。而运行人员不管几台制冷机和冷却泵开启，冷却塔统统全开。这样不但使得 系统运行不正常，冷却塔全部开启也浪费了不必要的电能。5.3 冷却塔出水温度的调节：常用的冷却水温度调节有两种：一种是通过冷却塔出水 温度控制风机启停（其启停温度一般为29C/24C）；另外一种控制精度较高的方式 是在冷却塔进水管上安装电动两通阀，旁通部分冷却水量，同时又控制风机启停。 对于北方地区或者过渡季利用冷却塔“免费供冷”的系统建议采用后者，以获得稳 定的冷却水出水温度。5.4 冷却塔噪音：冷却塔的噪音往往是容易忽视的问题，为降低噪音二次改造，有时 其代价比系统本身还要大。曾遇到一别墅项目，工程准备施工时才发现旁边有三台 宾馆冷却塔，其噪音将严重影响该别墅。而要迁移冷却塔或者对冷却塔降噪，其费 用均较高。因此在工程设计之初，在冷却塔布置位置选择、冷却塔选型等方面就应 该重视其噪音的影响。必要时应选择超低噪声冷却塔，并使其远离对噪声要求较高 的房间。6.结语：冷却水系统是中央空调系统的重要组成部分，其设计的成败关系到空调系统能否正常运行。根据工程实际情况正确选择冷却水系统形式，根据工程实际负荷及当 地室外气象参数准确确定冷却水系统水量及水温，合理选择冷却塔形式及布置位 置是其成功的关键。参考资料：1 全国纤维增强塑料标准化技术委员会. GB/T7190.1-2008 玻璃纤维增强塑料冷却塔S.北京：中国标准出版社，20082张韵辉.冷水机组的优化运行J.暖通空调2004, 34 (3)： 13-16。3中国有色工程设计研究总院.GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范S. 北京：中国计划出版社， 2004.