空调冷却循环水系统设计分析

知识点：空调循环冷却式

民用建筑空调冷却循环水系统相对于工业冷却循环水系统，设计具有一些特点：循环水量较小，设备为定型产品，水质要求较低，季节性运转等。加上民用建筑设计周期短，设计人员往往根据以往的经验，形成定式思维，对一些具体的细节问题，关注不够，造成冷却水系统水温降不下来，系统能耗过大，运转操作不便等问题。该文针对冷却循环水系统经常出现的问题，谈谈自己的设计体会，旨在引起大家的进一步讨论，达到共同认识共同提高的目的。

　　一、冷却循环水系统设备的合理选型

　　1．设计基础资料
　　为保证冷却塔的冷却效果，必须注重气象参数的收集， 气象参数应包括空气干球温度θ（℃），空气湿球温度τ（℃），大气压力P(104Pa)，夏季主导风向，风速或风压，冬季最低气温等。

　　根据《采暖通风与空气调节设计规范》和《建筑给水排水设计规范》，冷却塔设计计算所选用的空气干球温度和湿球温度，应与所服务的空调等系统的设计空气干球温度和湿球温度相吻合，应采用历年平均不保证50小时的干球温度和湿球温度。

　　2、冷却循环水量确定

　　确定冷却循环水量时，首先要清楚准确地了解空调负荷及空调设备要求的冷却循环水量，同时还要关注空调机的选型，一般可根据制冷量（美RT），估算冷却循环水量Q（m3/h），对于机械式制冷：离心式、螺杆式、往复式制冷机，Q=0.8RT。对于热力式制冷：单、双效溴化锂吸收式制冷机，Q=(1.0-1.1)RT ；设计时，冷却循环水量一般是由空调专业根据制冷机样本中给出的冷却水量提出的。需用指出的是，制冷机样本中给出的冷却水量往往比用负荷法计算值小，尤其是进口机，这主要是由于目前冷却塔本身的热工性能达不到进口设备的要求。

　　3、冷却塔选型 


　　民用建筑冷却塔选型一般选超低噪音逆流冷却塔，逆流塔冷却水与空气逆流接触，热交换率高，当循环水量容积散质系数βxv相同，填料容积比横流式要少约20%-30%，对于大流量的循环系统，可以采用横流塔，横流塔高度比逆流塔低，结构稳定性好，有利于建筑物立面布置和外观要求。

　　冷却塔选型时应考虑一定余地，我们在工程设计时，一般按制冷机样本所提供的冷却循环水量的110%-115%进行选型。其原因主要有：

　　①冷却塔设计时，湿球温度为28℃，冷水温度为32℃，出水温度为37℃，冷水温度与湿球温度的差为4℃，而某些制冷机参数要求，制冷机进水温度为30℃，对于中南地区，湿球温度一般在27℃-29℃之间，冷却后水温难以达到30℃。

　　②考虑到冷却塔布置时，受周围环境影响，冷却效果达不到设计要求，例如：多塔布置湿空气回流的影响，建筑物塔壁、广告牌对气流通畅的影响。

　　③冷却塔自身质量会影响其热工性能。目前，国产冷却塔，技术含量不高，市场准入条件较低，厂家生产规模不大，质量难以保证，冷却塔在运转一定时间后，出现填料塌陷，配水不均等都影响到冷却效果，在实际工程中，经常出现冷却塔出水温度达不到设计参数要求的现象。

　　④降低冷却塔出水温度，利于制冷机高效运转。空调制冷机组用电量很大，远远高于冷却循环水系统，包括冷却塔风机的用电量。冷却塔选型时适当放大，对于制冷机高效运转，节约运转费用有很大好处。

　　二、冷却塔的集水设施

                                                   

冷却塔出水的集水设施有两种：集水塔盘和专用集水池（或冷却水箱），在设计时究竟设不设专用集水池，一直存在争议，有人认为：不设专用集水池，循环泵可能将集水盘内水抽空，引起系统进气，造成水泵汽蚀。

另一些人认为，冷却塔带集水盘其目的就是不另外再做水池，集水盘设快速补水管，解决水泵抽空问题，那么是否设集水池？我们对不设集水池的系统运行进行分析：一般冷却塔的集水盘有效水深为300-400mm,加深集水盘的有效水深为500-600m，在系统连续正常运行时，当水泵吸水管流速V>1.0m/s时，吸水口旋涡较深，吸水口极易吸气。当水泵吸水管流速V<0.6m/s时，吸水口旋涡不致于将水抽空，也不致于使系统掺气，运行时，不断有水量损失，同时由浮球阀自动补充新水，集水盘处于最高水位。

但是，在系统启动时，由于冷却塔配水管及填料上的附着水来不及补充至集水盘，造成集水盘水被抽空，停机时，配水管及填料上的附着水继续进入集水盘，这样造成集水盘水量溢流掉。例如，对于单台冷却塔循环水量为500m3/h，冷却塔直径D=6.6m，冷却塔配水管至出水口高度为5.1m，塔内水流速为V=0.05m/s，经计算在塔内淋水时间为102s，在这段时间内，循环流量为14m3，一般情况下，冷却塔集水盘可提供8m3调节水量，其余6m3水量要求补水在1.7min内补充，补充水管管径只有DN50，不能在短时满足补水要求，这样必将造成集水盘被抽空，通常解决办法采用快速补水管补水，快速补水管管径需要DN200，流速为1.92m/s，但是这么大的快速补水管，并且需要瞬时提 供这么大的水量，一般难以实现。

冷却塔一般放在裙房顶或主楼屋顶，市政自来水无论从水量水压上均难以满足要求，如果采用加压补水，系统将会变得更复杂，且操作不便，也非常不经济。对于办公楼、商业建筑等空调，一般为白天运行，夜间停机，这样必将造成每天开机时，出现集水盘被抽空，停机时出现溢水现象。

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