一文詳解空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔設計方案

No.1?冷卻塔的分類

按通風方式分為：自然通風、機械通風、混合通風、引射式冷卻塔；

按冷卻方式分為：直接蒸發(fā)式、間接蒸發(fā)式（閉式）、混合式冷卻塔；

按水與空氣的流向分：逆流式、橫流式、混流式冷卻塔；

按冷卻水進水溫度分：普通冷卻塔（37℃/32℃）、中溫冷卻塔（43℃/33℃）、高溫冷卻塔（65℃/35℃）。

按噪聲級別分：①普通型冷卻塔（≥70dB(A)）；②低噪型冷卻塔（≤65 dB (A)）；③超低噪型冷卻塔（≤60 dB (A)）；④超靜音型冷卻塔。

機械通風、橫流式、閉式冷卻塔

機械通風、逆流式、閉式冷卻塔

機械通風、橫流式、開式冷卻塔 ?

機械通風、逆流式、開式冷卻塔目前使用最多的是逆流或橫流式機械通風直接蒸發(fā)式冷卻塔。 ? No.2?橫流塔與逆流塔性能比較 ? 塔體高度：因進風口高度和收水器水平布置等因素，逆流塔總高度較高，體積較大。因填料高度接近塔高，收水器不占高度，故橫流塔總高度低，體積小。 ?

布水系統(tǒng)：逆流塔采用噴嘴布水，對壓頭要求較高，噴嘴易堵塞。橫流塔采用重力自然落下的布水系統(tǒng)，散水孔不易堵塞，而且布水均勻，最大限度地提高了填料性能。相同條件下，預留布水壓頭逆流塔比橫流塔要高。水池水溫逆流塔比較均勻，橫流塔由池外到池內(nèi)逐漸升高。 ?

? 氣流組織：逆流塔排出空氣進入再循環(huán)比例較小，橫流塔由于吸氣高度較高，與進風口較為接近，空氣再循環(huán)比例較高，對換熱效率的影響更大。 ? 檢修：逆流塔整個塔體為封閉結構，設備檢修或進行日常維護時，要停機。橫流塔體設有檢修門，塔內(nèi)部留有檢修空間，可以在不停機的情況下對設備進行檢修和日常維護。 ? 風阻：逆流塔水氣逆向流動，加上配水對氣流的阻擋，因此風阻較高，電機功耗較大。橫流塔比逆流塔低，進風口高即為填料高，故進風風速低，電機功耗小。 ?

? 噪音：逆流塔填料與下部水槽間有較大距離，水從填料落下后，產(chǎn)生嘩嘩落水聲，噪音大。橫流塔填料下部小部分沒入水中，這樣水流經(jīng)填料表面后，直接落入下部水槽，噪音可以做到很低。

? 水損失：由于逆流塔的風機位于填料正上方且距離較近，因此飄水量較大，另外，下部水槽水的飛濺損失很大，易在冷卻塔周圍形成水霧，易造成軍團性菌群的繁殖。橫流塔風機位于冷卻塔正中，填料位于兩側(cè)，因此飄水量較小，為環(huán)保性產(chǎn)品。 ? 模塊組裝特性：逆流塔單體四面進風，模塊組合后進風面減少，影響進風量，為滿足風量要求，電機功耗就要加大。橫流塔專為模塊化設計，單體兩面進風，模塊組合后進風面無變化，電機耗功不變。 ? 效率：逆流塔水與空氣對流，熱交換效率高，布水器到填料頂這一空間，此段的水溫較高，所以仍可將熱量傳給空氣。在我國北方水溫可下降1-2℃。綜上所述，逆流塔比橫流塔在相同的情況下，填料體積小20%左右，逆流塔熱交換過程更合理，冷卻效果更好。 ? 橫流塔水在塔內(nèi)填料中自上而下，空氣自塔外水平流向塔內(nèi)兩者流向呈垂直正交一種冷卻塔。換熱效率相對逆流塔要低，相同冷卻水流量，橫流塔填料需要比逆流塔多15%~20%。 ? 綜合比較如下： ?

No.3?冷卻塔的材質(zhì) 根據(jù)當?shù)氐沫h(huán)境條件選擇冷卻塔材質(zhì)。一般可以選全不銹鋼或玻璃纖維聚酯材料（用玻璃纖維增強不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體以玻璃纖維或其制品作增強材料的增強塑料，稱為玻璃纖維增強塑料，或稱為玻璃鋼）、各類鍍鋅板等。 ? 外殼材質(zhì)價格從高到低依次為：304不銹鋼板材、鍍鎂鋁鋅板、700g以上超厚鍍鋅板、鍍鎂鋁鋅板、玻璃鋼； ? 填料材質(zhì)：填料在冷卻塔中的作用就是增加散熱量，延長冷卻水停留時間，增加換熱面積，增加換熱量。不同材質(zhì)的填料有其不同的適用溫度。即便材質(zhì)相同，品種不同，耐溫性能及物性也可能有很大差異。目前冷卻塔填料廣泛使用塑料材質(zhì)：聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP），一般水冷空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔使用PVC填料，因為PVC聚氯乙烯填料價格相對便宜，也更耐用。而高溫型冷卻塔，進水溫度在50攝氏度以上，則使用PP填料，因為這種填料能耐高溫。但當進塔水溫超過70℃或更高時，上述的兩種塑料已不再適用，應考慮鋁合金、陶瓷等其他的耐高溫材料。 ? No.4?冷卻塔品牌高端冷卻塔：BAC巴爾的摩（美國）? BRAPU巴普（德國）? EVAPCO益美高（美國）中端冷卻塔：馬利（美國）空研（中日合資）斯頻德（中日合資）荏原（中日合資）良機（臺灣）金日（臺灣）新菱（中國）、廣州覽訊（中國）國產(chǎn)冷卻塔：上海萬享、上海廷亞、廣州覽訊、廣州菱電、無錫方舟、紹興舜風、廈門銘光、湖南元亨等等。 ? No.5?冷卻塔的設計要點 1、位置要求：為防止軍團菌擴散，冷卻塔位置需考慮主導風向、新風入口、汽車尾氣、揚塵、沙塵，避免污染。 ? 冷卻塔進風口四周應該為開敞空間、百葉或開孔墻壁，或使用風管把室外的新鮮空氣引入到冷卻塔進風口。冷卻塔應放在對噪聲不明感的和濕空氣排出影響小的地方，宜遠離視線范圍，遠離鍋爐煙囪。 ? 采用非不燃材料（目前國內(nèi)大部分冷卻塔采用的是玻璃纖維材料制作，防火性能不是不燃）的冷卻塔，周邊不能有消防排煙口。 ? 冬季室外溫度有可能低于0℃的地區(qū)需要冬季運行的冷卻塔，其冷卻水管應采取防凍措施 ? 2、冷卻塔風扇電機采用帶防濺板，變頻裝置的高效電機、帶變流器且具有誤差測定功能的防水節(jié)能電機。（風機有變頻、雙速、定頻等，根據(jù)項目定位來選擇） ? 3、容量選擇：滿足制冷機冷量+制冷機耗電量+冷卻水泵耗電量等轉(zhuǎn)換為散熱量的需求。冷卻塔性能必須能在99%濕球溫度再加1.1℃條件下滿足主機冷卻需要（萬豪酒店要求）。 ? 4、水溫指標：設計進出水溫差可選5℃，冷卻塔的逼近溫差（冷卻水出水溫度與室外濕球溫度的差值）宜為4℃（市面上一般設計的基本都是在4℃左右，很多品牌雖然號稱是4℃，但實際上做到的不多，這個指標一方面是由技術水平?jīng)Q定的，另一方面是由所用填料多少決定的，填料越多，換熱面積越大，自然換熱效果就越好。但很多項目都是拼價格，低價中標，供應商為了提高利潤，也只能偷工減料）； ? 因此，當設計需要減小逼近溫差或者需要加大進出水溫差時，應校核所選用的產(chǎn)品性能或提出明確的技術參數(shù)要求。比如某品牌酒店標準要求冷凝器最高的進水溫度在29℃，進出水溫差為5.5℃。 ? 冷機冷凝器最低進水溫度不宜低于14~16℃（為了保證蒸發(fā)器與冷凝器必要的壓差，同時保證潤滑系統(tǒng)正常運行），如果低于此值，需要有控溫措施，有以下幾種方法：1）控溫旁通電動閥。2）控制風扇變頻。3）在冷水機組容許最小流量以上時，保持冷凝器進水溫度為設定值，控制冷卻水泵變頻。 ? 5、管道形式：冷卻塔的管道均應并聯(lián)，并配備三通電動閥的通徑旁通管，在冷凝器進水溫度降到主機廠家規(guī)定的最小值時自動調(diào)節(jié)水溫。 ? 冷卻塔設計必須有旁通管，能滿足部分停機檢修的要求。配備冷卻塔水池底部清掃系統(tǒng)和沙土過濾器。 ? 6、減震措施：冷卻塔必須安裝在帶有彈簧減震器的鋼梁上，并在每個冷卻塔的進出水管上安裝柔性不銹鋼管接件，并減少震動的傳遞。 ? 7、當設置免費供冷和冷凝熱回收系統(tǒng)時，可考慮采用閉式冷卻塔。 ? 8、補水量：熱交換的水蒸發(fā)量（≤0.3%）+漂水量+排污水量+泄漏損失。當選用逆流或者橫流冷卻塔時，空調(diào)冷卻水補水量：電制冷1.2%~1.6%；吸收式制冷1.4%~1.8%。 ? 9、冷卻水系統(tǒng)的設計流量：G=3.6*Q0*（1+1/COP）/(C+△T) Q0：冷機制冷量； COP：冷機在實際設計工況下的性能系數(shù)； C：水的定壓比熱4.187KJ/（kg.℃）； △T：冷卻水系統(tǒng)的設計水溫差。注：（1）由于冷卻塔的性能是在實驗室中測得，而實際冷卻塔都是現(xiàn)場組裝的，質(zhì)量與實驗室成品有一定差距，因此，冷卻塔的實際處理能力宜在上述基礎上附加10%~20%的安全系數(shù)。（2）以上設計參數(shù)均為實際設計工況下的參數(shù)。 *方案階段電制冷冷卻塔流量估算可用下式：（估算總冷量*0.215*1.2）m3/h ? 10、多臺冷卻塔并聯(lián)使用時，冷卻水總管應采用不變徑的設置方式，并應采取以下措施之一，防止集水盤吸空： 1）選用集水盤有效存水高度較大的冷卻塔； 2）集水盤有效存水高度不夠時，應采用提高冷卻塔安裝余回水總管安裝高差的方式； 3）安裝高差不足，防止吸水盤吸空，各臺冷卻塔的集水盤下方應設置連通管，或進出水管上均設置密封性能較好的電動蝶閥； 4）當采用通過供水母管連接的開始冷卻塔，所有冷卻塔安裝高度應相同，安裝高度不同的冷卻塔，其冷卻水系統(tǒng)應獨立設置。 ? 11、冷卻塔的設置要求：無特殊要求時，不設置備用冷卻塔；除非項目有要求，否則一般會考慮備用泵。選用模塊式冷卻塔且?guī)着_模塊組合在一起時，模塊之間的風室宜采用隔斷措施。 ? 12、冷卻水泵設置：冷水機組的連接方式、選型及其流量和揚程附加系數(shù)的確定，與冷水泵相同（流量按計算流量附加系數(shù)≤5%；揚程在計算其負擔水阻力的基礎上，附加5%~10%的安全系數(shù)；揚程與流量附加不能同時取大值）。宜選用比轉(zhuǎn)數(shù)較低，性能曲線較陡的單機離心泵，落地安裝時宜選用臥式泵，電機功率小于25KW時，可選用立式泵，功率大于5.5KW時，不宜選用管道泵。采用臥式泵時，流量≤300m3/h時，宜選用端吸泵；流量≥500m3/h時，宜選用雙吸泵。 ? 12、流速要求：

最大設計流速不應超過室外冷水管道的最大設計流速：

? 13、水質(zhì)要求： ?

冷卻塔的選型應充分考慮當?shù)氐乃|(zhì)情況，當水質(zhì)不能滿足要求時，設置帶加藥泵的自動水處理裝置，或者靜電除垢劑防藻除砂等處理措施。 ? 14、補水量：冷卻塔補水水量可取冷卻水最大循環(huán)水量的1%~2%；設置低位集水箱的冷卻水系統(tǒng)，宜在冷卻水集水箱補水、泄水、溢水；不設置集水箱的冷卻水系統(tǒng)，應在冷卻塔處補水、泄水、溢水；應設置自動補水管和手動補水管，自動補水管應能自動控制集水箱或者冷卻塔底盤最低水位；手動補水管應設置在集水箱或冷卻塔底盤最高水位以上，其管徑比自動補水管管徑大2號，方便系統(tǒng)初始運行時快速向系統(tǒng)注水。 ? No.6?總結 1、相同情況下，閉式塔相對開式而言比較貴，方形塔比圓形塔貴。逆流塔體積大，模塊化效果不好，塔與塔之間間距大，占地大，橫流塔則占地小很多。 ? 2、逆流塔控制冷卻水溫比較準確；橫流塔受氣溫影響較逆流塔大、風機效率比逆流塔低因此，在不受場地條件限制的情況下，最好選用逆流塔。當采用多臺塔并聯(lián)使用時，橫流塔比逆流塔具有占地少的優(yōu)點。在熱工性能相同的條件下，橫流塔填料用量大，但清洗方便。 ? 3、根據(jù)預算、水質(zhì)，空調(diào)工程首選閉式橫流塔，其次選開式橫流，最后開式逆流。 ? 4、冷卻塔單元應根據(jù)冷機臺數(shù)對應設置。當系統(tǒng)對水質(zhì)有較高要求時，可采用閉式冷卻塔，當數(shù)據(jù)中心等全年冷卻系統(tǒng)且當?shù)厮Y源匱乏時，采用閉式冷卻塔可減少全年耗水量。閉式冷卻塔應設置定壓補水膨脹裝置。 ? No.7?部分產(chǎn)品參數(shù)