分析中央空调的冷却水系统设计

摘要：冷却水系统是中央空调系统的重要组成部分，其设计的成败关系到空调系统能否正常运行。本文根据笔者多年的工作经验，对中央空调的冷却水系统设计进行探讨。

关键词：中央空调;冷却水系统设计

前言

随着经济的发展和人们生活水平的提高，中央空调是现代高层建筑中必不可少的设备之一，中央空调的耗能约占到建筑物总耗能的65%左右。而冷却水系统是中央空调系统的重要组成部分，其设计不合理直接影响运行及增加能耗。因此，合理的冷却水系统设计，对于提高社会经济效益具有重要意义。

系统形式选择

和空调冷冻水系统一样，按冷却水泵相对于制冷机组的位置，可分为水泵后置式和水泵前置式两种布置方式，见图1、图2。后置式一般用于高层建筑以便减少制冷机冷凝器侧承压。

有一超高层建筑，由于用地红线十分紧张，建筑没裙房，而室外也没有放置冷却塔的合适位置。冷却塔设在200 m以上的主楼屋面，此时应该采用水泵后置 式布置方式以便尽可能减少制冷机冷凝器侧承压。另外一种情况刚好相反。某西北国际会展中心，制冷机房布置在地上1层，同时该建筑屋面为网架屋面，冷却 塔不能布置在屋面，因此冷却塔只好布置在室外地面。此时应该采用水泵前置式布置。为了满足冷却水泵吸入口不发生汽蚀的要求，设计中将冷却塔在室外以钢 支架架高处理并加大回水管道管径，采用阻力小的成品弯头等配件以尽量减少系统阻力，降低其安装高度，减少其对建筑景观的影响。其安装剖面见图3。

图3 冷却塔剖面图

二、系统循环水量的确定

一些设备供应商习惯以制冷机制冷量乘以放大系数的方法来对冷却塔进行选型。这种估算方法其实是不准确的。对于不同类型的制冷机而言，其相同制冷量下的冷却负荷是不同的。封闭式压缩机冷凝器冷却负荷不仅包含制冷负荷还包括电机的冷却负荷。因此正确的方法应该是由选型确定的制冷机冷凝器所需冷却负荷和工程所确定的冷却水供回水温差来确定对应冷却水系统水量。

三、系统供回水温度的确定

现行国标《玻璃纤维增强塑料冷却塔(GB/T7190.1—2008)》中规定的冷却塔标准设计工况下进出水温度为37 ℃/32℃。这个参数对应的室外湿球温度为28℃。对于某些室外湿球温度较低的地区(如西部地区)完全有条件降低冷却水温度或者加大其进出水温差以提高其制冷机能效。根据查阅相关资料;冷却水出口温度每降低1℃，单位制冷量能耗降低0.8%～2.5%，其节能效果明显。当然其进出水温度的确定还要考虑制冷机正常工作的需要。

四、冷却塔设计

冷却塔是冷却系统设计中最重要的组成部分，以下几个方面需要引起设计人员的重视。

1 冷却塔的选型

目前常用的机械通风式冷却塔分为逆流式和横流式。其性能比较见表1。

塔型性能比较

逆流塔①冷却水与空气逆流接触，热交换效率高，当循环水量、容积散质系数相同时所需填料比横流塔要少15%一30%;②相同条件下造价比横流塔低约20%一30%;③成组布置时，热湿空气回流影响比横流塔小;④由于淋水填料面积基本同塔体面积，故占地面积比横流塔小约20%～30%。

横流塔①塔内有进人空间，且采用池式配水，维修上比逆流塔方便;②高度比逆流塔低，结构稳定性好，有利于建筑物立面布局和外观要求;③风阻比逆流塔小，风机节电约20%一30%;④配水系统需要水压比逆流塔低，水泵节电约15%～20%;⑤风机功率低、填料底部为塔底，滴水声小，同样条件下噪声比逆流塔低3～4 dB(A)。

对于具体的工程两种塔型均有各自不同的性能优点，近年来横流塔由于其噪音小、节能效果显著等特点在工程中得到越来越多的应用。

2 冷却塔进出口电动阀门的设置

现行《采暖通风与空气调节设计规范(GB50019—2003)》第7.7.8条规定：除横流式等进水口无余压要求的冷却塔外，多台冷却水泵和冷却塔之间通过共用集管连接时，应在每台冷却塔进水管上设置电动阀，当无集水箱或连通水槽时，每台冷却塔的出水管上也应设置电动阀，电动阀宜与对应的冷却水泵连锁。此阀门的设置是为了冷却塔、冷却水泵、制冷机一一对应开启，保证冷却水系统正常运行。虽然设计当中一般均有设置，但施工及系统运行过程中还是存在很多不装电动阀的情况。笔者曾在几个工程现场看到没有设置此阀门或者虽然设置了，但自控施工单位控制电缆未连接到位，而且运行人员不管几台制冷机和冷却泵开启，冷却塔全部开启。这样不仅使得系统运行不正常，而且也浪费了不必要的电能。

3 冷却塔出水温度的调节

常用的冷却水温度调节有两种：一种是通过冷却塔出水温度控制风机启停(其启停温度一般为29℃/24℃);另外一种控制精度较高的方式是在冷却塔进水管上安装电动两通阀，旁通部分冷却水量，同时又控制风机启停。对于北方地区或者过渡季利用冷却塔“免费供冷”的系统建议采用后者，以获得稳定的冷却水出水温度。

4 冷却塔噪音

冷却塔的噪音往往是容易忽视的问题，为降低噪音二次改造，有时其代价比系统本身还要大。曾遇到一别墅项目，工程准备施工时才发现旁边有3 台宾馆冷却塔，其噪音将严重影响该别墅。而要迁移冷却塔或者对冷却塔降噪，其费用均较高。因此在工程设计之初，在冷却塔布置位置选择、冷却塔选型等方面就应该重视其噪音的影响。必要时应选择超低噪声冷却塔，并使其远离对噪声要求较高的房间。

五、结束语

冷却水系统是中央空调系统的重要组成部分，其设计的成败关系到空调系统能否正常运行。根据工程实际情况正确选择冷却水系统形式、实际负荷、当地室外气象参数准确确定冷却水系统水量、水温，合理选择冷却塔形式及布置位置是其成功的关键。

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