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封闭式冷却塔在冷机非运行条件下的节能效应

摘 要:对封闭式冷却塔应用蒸发冷却技术的特点及主要分类进行了介绍;提出对于过渡季或全年需要供冷的空调系统,当室外环境湿球温度低于系统要求的冷冻水温度3~5℃时停止冷机运行,利用蒸发冷却技术由闭式冷却塔直接为系统提供冷量的节能措施;实例分析表明采用闭式冷却塔在主机非运行工况下直接供冷模式节能效应明显,增加的设备投资可以在两年半以内收回,具有较好的经济效益。

1 引言

冷却塔在工业和民用领域应用广泛,可分为自然通风式和强制通风式(引风或鼓风),空气流可以是逆流或横流(相对于水流),空调系统中常用的是引风横流式和逆流式。引风式的最大优点是塔内负压,从而减少了飞水和湿空气向周围环境的扩散。但在一些特殊场合,由于对冷却水的清洁度要求较高,或者被冷却水水温较高,或者其它工艺流体的冷却,此时传统的开式冷却塔难以满足要求,需要采用一种间接接触式冷却塔,又称封闭式冷却塔或蒸发式冷却器。闭式冷却塔示意图见图1。这里有三种流体:管内的被冷却流体(或空调冷却水)、向上横掠管束的空气流和喷淋而下于管表面的水流。与开式冷却塔比较,传统的填料被管束取代,增强了耐温度能力;此外,原来冷却水的开式环路改成闭环,避免被冷却流体受环境的污染;管内流体的散热量通过塔内循环喷淋的水流蒸发潜热带走,蒸发的水蒸气则由空气流带出塔外。对于室内冷负荷占主导或全年需要供冷的建筑,当采用水冷机组时,选用闭式冷却塔具有节能优势,即在负荷率较低的过渡季或冬季可以主机停止运行,直接用闭式冷却塔为空调系统末端提供冷量,此时由于室外环境湿球温度较低,可以将管内被冷却水冷却到15℃以下,能够直接为空调末端提供廉价冷量(free cooling),从而避免了制冷剂系统运行,大大节约了系统耗能。此外,在欧洲一些国家,气温较温和,但室内还需要供冷,当采用以辐射方式换热为主的冷却顶板方式供冷时,冷却顶板与室内温差较小,此时可以采用相对较高的冷水温度(18~20℃),采用闭式冷却塔可以满足供冷要求,仅需要消耗少量的水泵风机功耗,从而大大节省运行费用[1,2]。

图1 封闭式冷却塔示意图

本文先对封闭式冷却塔应用蒸发冷却技术的特点进行介绍,并对采用闭冷的空调系统设计进行简单描述,再对采用闭冷的空调系统在冷机非运行工况下的节能效果进行分析,从而为该类型系统在空调领域的应用提供参考。

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