应用冷却塔免费供冷技术的特性分析

    周宇

    [摘要]近几年发展中，冷却塔供冷技术发展迅速，冷却塔免费供冷具有环保、节能特点，适合应用到建筑面积较大的建筑物中。冷却塔免费供冷是在正常空调水系统条件下增设部分管路与设备，室外湿球温度达到一定参数后，关闭制冷机组，用流经冷却塔的循环冷却水向空调系统供冷实现节能。

    [关键词]冷却塔;供冷技术;特性分析 文章编号：2095—4085（2019）08—0140—02

    随着空调能耗量的增加，怎样节约空调能耗得到了重视。近些年，冷却水塔免费供冷技术得到广泛应用，经济效益显著、易改造而得到了重视。对此，文章就冷却塔免费供冷技术的特性应用进行简要分析。

    1冷却塔免费供冷原理

    1.1冷却塔免费供冷原理

    冷却塔出口水温度需结合建筑冷负荷与室外湿球温度确定，处于最低温度为当时室外空气的湿球温度。建筑冷负荷降低，湿负荷降低，提升冷水温度。冷却水出口水温和空调末端所需冷水进口水温相适应，在一定程度上为冷却塔供冷创造条件。

    1.2冷却塔免费供冷类型

    直接供冷：将冷水环路与冷却水环路连在一起。高温环境下，系统在空调水系统环境下运行，过渡季与冬季，室外湿球温度降低到一定参数后开启管道并关闭制冷机，进入冷却塔供冷状态。不过，开式冷却塔内水流和室外空气接触换热容易受到污染，影响管路运行。为此，在冷却塔出水管路与集水箱问安装水处理装置，有助于水系统过滤。间接供冷：系统中冷却水环路与冷水换流具有独立性。在季节变化或寒冷冬季，环路之间的能量传递通过板式换热器进行。间接供冷系统能够避免污染，但中间有一定的换热损失。当然也可以直接采用闭式冷却塔，其造价相对于冷却塔加板式换热器来说要高。

    2冷却塔免费供冷分析

    基于节能性分析，以国内某综合性建筑利用间接供冷为例，该建筑综合了办公、酒店、商业等形态，主体为钢结构状态，外围护结构为双层玻璃幕墙，幕墙占外墙面积70%。因为建筑体量大、室内区域诸多，需要向内区供冷。在负荷率较低的过渡季节，冷水机组停止运行，使用闭式冷却塔作为空调系统末端提供冷量。该过程中，因为室外环境湿球温度低，冷却塔可以让水温达到15℃以下，为空调末端提供廉价冷量，实现节能降耗。

    2.1闭式冷却塔设计

    使用闭式冷却塔，高温季节为主机提供冷却水，过渡季在室外湿球温度下降后由闭式冷却塔提供冷量。空气和水接触的时间越长、冷却塔尺寸越大，冷却塔出口水温越能够逼近空气湿球温度。冷却塔出口冷却水设计温度高于湿球温度。可以看出，随着室外空气湿球温度的降低，冷却塔出水温度近似呈线性下降。湿球温度代表了冷却能力的极限值，逼近度与冷却塔淋水填料的尺寸有关，额定工况下一般不小于3℃。

    2.2表冷器对数温差设计

    炎热夏季工况设计：夏季由冷水机组供冷，冷水供水/回水温度在7℃～12℃，室内设计干球温度约25℃，相对湿度55%，送风温度16%。计算空调机组表冷器中送风温度和冷水供水、回水温度的对数平均温差为10%。

    2.3冷却水温度对冷水机组运行性能的影响

    在100%负荷率情况下，随着冷却水温度的降低，冷水机组的COP逐渐增大。需要注意的是，冷水机组对最低允许冷却水进口温度有一定要求。当冷却塔出水温度低于该允许值时，需要通过冷卻水旁通措施来提高机组进水温度，以满足限定值要求。选择冷水机组时，尽量考虑选用最低允许冷却水进口温度较低的机型，以利于充分利用低温冷却水，提高冷水机组的COP。

    3冷却塔供冷系统运行能效分析

    3.1冷水系统综合性能系数

    将空调冷水系统供冷凉与冷水机组、冷水泵、冷却塔及冷却水泵输入总能量之比定义为冷水系统综合性能系数。根据实际运行工况分析，可以发现，随着室外湿球温度的降低，冷水系统综合性能系数呈线性上升，当湿球温度到达某一特定值时，冷却塔出口温度达到冷水机组最低允许冷却水进口温度，此时对冷却水旁通管阀门进行开度调节，保证进入机组的冷却水温度保持最低值，自此冷水系统综合性能系数不再变化。

    3.2气候条件的影响

    通过调查国内不同气候条件地区，根据资料对全年湿球温度时间分布频数进行统计，以北京、上海、广州地区为例进行分析。分析发现，由于湿球温度的差异，三个地区的全年运行能耗有较大差异，其中北京地区仅为上海地区的约80%。广州地区因为低湿球温度时间段短，在常规运行模式和设计水温情况下节能效果不明显。随着技术的发展，冷水设计温度进一步提高，冷却塔供冷技术在南方地区的节能性能够进一步提升。

    4结语

    冷却塔供冷技术发展迅速，在室外干湿球温差较大、空气干燥区域，过渡季节采用冷却塔供冷技术不仅能够提高空调舒适性，还能减少冷水机组运行时间、节约供冷费用，经济效益显著。