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空调系统冷却塔设计与选用
点击次数：782 发布时间：2023/2/9 14:06:19
No.1 冷却塔的分类
按通风方式分为：自然通风、机械通风、混合通风、引射式冷却塔；
按冷却方式分为：直接蒸发式、间接蒸发式（闭式）、混合式冷却塔；
按水与空气的流向分：逆流式、横流式、混流式冷却塔；
按冷却水进水温度分：普通冷却塔（37℃/32℃）、中温冷却塔（43℃/33℃）、高温冷却塔（65℃/35℃）。
按噪声别分：①普通型冷却塔（≥70dB(A)）；②低噪型冷却塔（≤65 dB (A)）；③超低噪型冷却塔（≤60 dB (A)）；④超静音型冷却塔。
机械通风、横流式、闭式冷却塔
机械通风、逆流式、闭式冷却塔
机械通风、横流式、开式冷却塔
机械通风、逆流式、开式冷却塔目使用多的是逆流或横流式机械通风直接蒸发式冷却塔。
No.2 横流塔与逆流塔性能比较
塔体高度：因进风口高度和收水器水平布置等因素，逆流塔总高度较高，体积较大。因填料高度接近塔高，收水器不占高度，故横流塔总高度低，体积小。
布水系统：逆流塔采用喷嘴布水，对压头要求较高，喷嘴易堵塞。横流塔采用重力自然落下的布水系统，散水孔不易堵塞，而且布水均匀，大限度地提高了填料性能。相同条件下，预留布水压头逆流塔比横流塔要高。水池水温逆流塔比较均匀，横流塔由池外到池内逐渐升高。
气流组织：逆流塔排出空气进入再循环比例较小，横流塔由于吸气高度较高，与进风口较为接近，空气再循环比例较高，对换热效率的影响更大。
检修：逆流塔整个塔体为封闭结构，设备检修或进行日常维护时，要停机。横流塔体设有检修门，塔内部留有检修空间，可以在不停机的情况下对设备进行检修和日常维护。
风阻：逆流塔水气逆向流动，加上配水对气流的阻挡，因此风阻较高，电机功耗较大。横流塔比逆流塔低，进风口高即为填料高，故进风风速低，电机功耗小。
噪音：逆流塔填料与下部水槽间有较大距离，水从填料落下后，产生哗哗落水声，噪音大。横流塔填料下部小部分没入水中，这样水流经填料表面后，直接落入下部水槽，噪音可以做到很低。
水损失：由于逆流塔的风机位于填料正上方且距离较近，因此飘水量较大，另外，下部水槽水的飞溅损失很大，易在冷却塔周围形成水雾，易造成军团性菌群的繁殖。横流塔风机位于冷却塔正中，填料位于两侧，因此飘水量较小，为环保性产品。
模块组装特性：逆流塔单体四面进风，模块组合后进风面减少，影响进风量，为满足风量要求，电机功耗就要加大。横流塔为模块化设计，单体两面进风，模块组合后进风面无变化，电机耗功不变。
效率：逆流塔水与空气对流，热交换效率高，布水器到填料顶这一空间，此段的水温较高，所以仍可将热量传给空气。在我国北方水温可下降1-2℃。综上所述，逆流塔比横流塔在相同的情况下，填料体积小20%左右，逆流塔热交换过程更合理，冷却效果更好。
横流塔水在塔内填料中自上而下，空气自塔外水平流向塔内两者流向呈垂直正交一种冷却塔。换热效率相对逆流塔要低，相同冷却水流量，横流塔填料需要比逆流塔多15%~20%。
综合比较如下：
外壳材质价格从高到低依次为：304不锈钢板材、镀镁铝锌板、700g以上超厚镀锌板、镀镁铝锌板、玻璃钢；
填料材质：填料在冷却塔中的作用就是增加散热量，延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量。不同材质的填料有其不同的适用温度。即便材质相同，品种不同，耐温性能及物性也可能有很大差异。目冷却塔填料广泛使用塑料材质：聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP），一般水冷空调系统冷却塔使用PVC填料，因为PVC聚氯乙烯填料价格相对便宜，也更耐用。而高温型冷却塔，进水温度在50摄氏度以上，则使用PP填料，因为这种填料能耐高温。但当进塔水温超过70℃或更高时，上述的两种塑料已不再适用，应考虑铝合金、陶瓷等其他的耐高温材料。
No.4 冷却塔品牌高端冷却塔：BAC巴尔的摩（美国） BRAPU巴普（德国） EVAPCO益美高（美国）中端冷却塔：马利（美国） 空研（中日合资） 斯频德（中日合资） 荏原（中日合资）良机（台湾） 金日（台湾） 新菱（中国）、广州览讯（中国）国产冷却塔：上海万享、上海廷亚、广州览讯、广州菱电、无锡方舟、绍兴舜风、厦门铭光、湖南元亨等等。
No.5 冷却塔的设计要点1、位置要求：为防止军团菌扩散，冷却塔位置需考虑主导风向、新风入口、汽车尾气、扬尘、沙尘，避免污染。
冷却塔进风口四周应该为开敞空间、百叶或开孔墙壁，或使用风管把室外的新鲜空气引入到冷却塔进风口。冷却塔应放在对噪声不明感的和湿空气排出影响小的地方，宜远离视线范围，远离锅炉烟囱。
采用非不燃材料（目国内大部分冷却塔采用的是玻璃纤维材料制作，防火性能不是不燃）的冷却塔，周边不能有消防排烟口。
冬季室外温度有可能低于0℃的地区需要冬季运行的冷却塔，其冷却水管应采取防冻措施
2、冷却塔风扇电机采用带防溅板，变频装置的高效电机、带变流器且具有误差测定功能的防水节能电机。（风机有变频、双速、定频等，根据项目定位来选择）
3、容量选择：满足制冷机冷量+制冷机耗电量+冷却水泵耗电量等转换为散热量的需求。冷却塔性能必须能在99%湿球温度再加1.1℃条件下满足主机冷却需要（万豪酒店要求）。
4、水温指标：设计进出水温差可选5℃，冷却塔的逼近温差（冷却水出水温度与室外湿球温度的差值）宜为4℃（市面上一般设计的基本都是在4℃左右，很多品牌虽然号称是4℃，但实际上做到的不多，这个指标一方面是由技术水平决定的，另一方面是由所用填料多少决定的，填料越多，换热面积越大，自然换热效果就越好。但很多项目都是拼价格，低价中标，供应商为了提高利润，也只能偷工减料）；
因此，当设计需要减小逼近温差或者需要加大进出水温差时，应校核所选用的产品性能或提出明确的技术参数要求。比如某品牌酒店标准要求冷凝器高的进水温度在29℃，进出水温差为5.5℃。
冷机冷凝器低进水温度不宜低于14~16℃（为了保证蒸发器与冷凝器必要的压差，同时保证润滑系统正常运行），如果低于此值，需要有控温措施，有以下几种方法：1）控温旁通电动阀。2）控制风扇变频。3）在冷水机组容许小流量以上时，保持冷凝器进水温度为设定值，控制冷却水泵变频。
5、管道形式：冷却塔的管道均应并联，并配备三通电动阀的通径旁通管，在冷凝器进水温度降到主机厂家规定的小值时自动调节水温。
冷却塔设计必须有旁通管，能满足部分停机检修的要求。配备冷却塔水池底部清扫系统和沙土过滤器。
6、减震措施：冷却塔必须安装在带有弹簧减震器的钢梁上，并在每个冷却塔的进出水管上安装柔性不锈钢管接件，并减少震动的传递。
7、当设置免费供冷和冷凝热回收系统时，可考虑采用闭式冷却塔。
8、补水量：热交换的水蒸发量（≤0.3%）+漂水量+排污水量+泄漏损失。当选用逆流或者横流冷却塔时，空调冷却水补水量：电制冷1.2%~1.6%；吸收式制冷1.4%~1.8%。
9、冷却水系统的设计流量：G=3.6*Q0*（1+1/COP）/(C+△T)Q0：冷机制冷量；COP：冷机在实际设计工况下的性能系数；C：水的定压比热4.187KJ/（kg.℃）；△T：冷却水系统的设计水温差。注：（1）由于冷却塔的性能是在实验室中测得，而实际冷却塔都是现场组装的，质量与实验室成品有一定差距，因此，冷却塔的实际处理能力宜在上述基础上附加10%~20%的安全系数。（2）以上设计参数均为实际设计工况下的参数。*方案阶段电制冷冷却塔流量估算可用下式：（估算总冷量*0.215*1.2）m³/h
10、多台冷却塔并联使用时，冷却水总管应采用不变径的设置方式，并应采取以下措施之一，防止集水盘吸空：1）选用集水盘有效存水高度较大的冷却塔；2）集水盘有效存水高度不够时，应采用提高冷却塔安装余回水总管安装高差的方式；3）安装高差不足，防止吸水盘吸空，各台冷却塔的集水盘下方应设置连通管，或进出水管上均设置密封性能较好的电动蝶阀；4）当采用通过供水母管连接的开始冷却塔，所有冷却塔安装高度应相同，安装高度不同的冷却塔，其冷却水系统应独立设置。
11、冷却塔的设置要求：无特殊要求时，不设置备用冷却塔；除非项目有要求，否则一般会考虑备用泵。选用模块式冷却塔且几台模块组合在一起时，模块之间的风室宜采用隔断措施。
12、冷却水泵设置：冷水机组的连接方式、选型及其流量和扬程附加系数的确定，与冷水泵相同（流量按计算流量附加系数≤5%；扬程在计算其负担水阻力的基础上，附加5%~10%的安全系数；扬程与流量附加不能同时取大值）。宜选用比转数较低，性能曲线较陡的单机离心泵，落地安装时宜选用卧式泵，电机功率小于25KW时，可选用立式泵，功率大于5.5KW时，不宜选用管道泵。采用卧式泵时，流量≤300m³/h时，宜选用端吸泵；流量≥500m³/h时，宜选用双吸泵。
12、流速要求：大设计流速不应超过室外冷水管道的大设计流速：
13、水质要求：
冷却塔的选型应充分考虑当地的水质情况，当水质不能满足要求时，设置带加药泵的自动水处理装置，或者静电除垢剂防藻除砂等处理措施。
14、补水量：冷却塔补水水量可取冷却水大循环水量的1%~2%；设置低位集水箱的冷却水系统，宜在冷却水集水箱补水、泄水、溢水；不设置集水箱的冷却水系统，应在冷却塔处补水、泄水、溢水；应设置自动补水管和手动补水管，自动补水管应能自动控制集水箱或者冷却塔底盘低水位；手动补水管应设置在集水箱或冷却塔底盘高水位以上，其管径比自动补水管管径大2号，方便系统初始运行时快速向系统注水。
No.6 总结1、相同情况下，闭式塔相对开式而言比较贵，方形塔比圆形塔贵。逆流塔体积大，模块化效果不好，塔与塔之间间距大，占地大，横流塔则占地小很多。
2、逆流塔控制冷却水温比较准确；横流塔受气温影响较逆流塔大、风机效率比逆流塔低因此，在不受场地条件限制的情况下，好选用逆流塔。当采用多台塔并联使用时，横流塔比逆流塔具有占地少的优点。在热工性能相同的条件下，横流塔填料用量大，但清洗方便。
3、根据预算、水质，空调工程选闭式横流塔，其次选开式横流，后开式逆流。
4、冷却塔单元应根据冷机台数对应设置。当系统对水质有较高要求时，可采用闭式冷却塔，当数据中心等全年冷却系统且当地水资源匮乏时，采用闭式冷却塔可减少全年耗水量。闭式冷却塔应设置定压补水膨胀装置。
