【微分享】冷却塔通风散热模拟案例应用分析

建筑性能模拟分析手段通常为建筑设计、建造与运行的各阶段提供服务。在设计早期介入往往能起到辅助优化作用，避免只靠设计经验产生可能遗漏或者忽视的地方，对关键区域能起到重要预判作用。以下采用一个案例做简要介绍说明。

空调制冷系统为夏季炎热地区的大型公共建筑的室内人员提供舒适环境，而冷却塔作为制冷系统中搬运转移室内、外部热量关键设备部件之一，为空调制冷系统高效、稳定运行提供必要条件。

冷却塔的布置及通风换热效果对其热工性能影响至关重要，通常以满负荷运行时 返混率 及 入口湿球温度 参数作为衡量其性能是否满足要求的重要指标。

冷却塔通常布置在敞开区域，如下图所示，便于通风散热。

 

部分条件限制情况下，会采用下陷井式布置，或者周围有幕墙遮挡，如下图所示。

 

下陷井式这种情况较为复杂，这里也以这种情况的模拟分析作为探讨：

一般其四周有地形或者幕墙围挡 （有的结构会配合做沉降） ，冷却塔部分塔体高出地面，或者四周设有景观绿化或遮挡及降噪，塔体自身及周围设进排风消声器及声屏障，平面及侧面布置图如下所示。

 

 

一言不合，就召唤CFD大招

 

对于冷却塔通风及热湿空气回流模拟分析，需在设计考虑外界环境因素，如 风向 ， 风速 ， 遮挡率 ， 周围坡道 等，该部分因素在不明确时可折算为一定安全系数做考虑。

冷却塔运行参数应由厂家提供，布置形式应尽量满足正常运行要求，如有特殊情况，最好能提交模拟分析验证。

模拟结果如下图所示，冷却塔热湿空气分布范围，在商业建筑项目中，如周围有餐饮业态，商业新风取风口布置或高档住宅等，需考虑评估热湿空气对环境的影响。

 

冷却塔返混率指标通过自定义变量参数进行定义，为 进风口温度与外界环境温度的差值 除以 排风口温度与外界环境温度的差值

具体返混率分布如下图所示，可根据不同冷却塔之间分布情况进行优化分析，减少热空气回流。

 

通常根据冷却塔的入口湿球温度确定选型性能是否满足运行要求，对应湿球温度分布如下图所示，局部回风温度升高超过2℃，返混率高达甚至超过40%，下陷井式布置通常容易产生一定热空气回流，造成冷却塔换热性能下降。

 

一般情况下，较好的布置，尽量控制入口湿球温度上升幅度在0.5~1.0℃以内，返混率在10%~15%以内。

根据模拟所得参数，设计咨询单位可进一步分项统计各个塔体运行状态参数，列出分析表格，然后协调厂家复核设备容量，以及提出优化措施及方案，比如设置止回隔板，抬高排风口，增加布置间距，降低下沉风速，减少回流量等措施，主要目的其实就是为了减少热气回流对冷却塔性能影响，

同时可考虑结合《绿色建筑评价标准》对环境空气质量，设备节能运行方面措施，以达到系统安全、稳定、可靠的同时兼顾绿色、环保、节能。