冬季利用冷卻塔供冷技術(shù)探討

一、水側(cè)免費供冷原理及應(yīng)用形式

    1、水側(cè)免費供冷原理

    水調(diào)免費供冷即指在常規(guī)空調(diào)水系統(tǒng)基礎(chǔ)上適當(dāng)增設(shè)部分管路及設(shè)備，當(dāng)室外濕球溫度低至某個值以下時，關(guān)閉制冷機組，以流經(jīng)冷卻塔的循環(huán)冷卻水直接或間接向空調(diào)系統(tǒng)供冷，在達到節(jié)能的目的。隨著過渡季節(jié)及冬季的到來，室外氣溫逐漸下降，相對濕度降低，室外濕球溫度也下降，從而冷卻塔出口水溫也隨之降低。而此時建筑室內(nèi)濕負荷及冷負荷也在不斷的下降，空調(diào)末端所需除濕量減少，適當(dāng)提高冷凍水溫，減少其除濕能力，完全能滿足空調(diào)系統(tǒng)舒適性的要求。

    2、系統(tǒng)應(yīng)用形式

    供冷按冷卻水是否直接送入空調(diào)末端設(shè)備來劃分可分成兩大類：間接供冷系統(tǒng)及直播妝供冷系統(tǒng)。

    2.1 間接供冷系統(tǒng)

    間接供冷系統(tǒng)是指系統(tǒng)中冷卻水環(huán)路與冷凍水環(huán)路相互獨立，不相連接，能量傳遞主要依靠中間換熱設(shè)備來進行。其最大優(yōu)點是保證了冷凍水系統(tǒng)環(huán)路的完整性。保證環(huán)路的衛(wèi)生條件，但由于其存在中間換熱損失，使供冷效果有所下降。

   2.1.1在原有空調(diào)水系統(tǒng)中附加一臺板式換熱器。在冷卻塔供冷時，關(guān)閉制冷機組，使冷卻水與冷凍水分別接入板式換熱器，實現(xiàn)其間能量傳遞。

    2.2 直接供冷系統(tǒng)

    直接供冷系統(tǒng)是指在原有空調(diào)水系統(tǒng)中設(shè)置旁通管道，將冷凍水環(huán)路與冷卻水環(huán)路連接在一起的系統(tǒng)。夏季按常規(guī)空調(diào)水系統(tǒng)運行，轉(zhuǎn)入冷卻塔供冷時，將制冷機組關(guān)閉，通過閥門打開旁通，使冷卻水直接進入用戶末端。系統(tǒng)中冷卻塔開式閉式均可。采用開式冷卻塔時，冷卻水與外界空氣直接接觸易被污染，污物易隨冷卻水進入室內(nèi)空氣調(diào)水管路，從而管造成盤管被污物阻塞，故應(yīng)用較少。采用閉式冷卻塔雖可滿足衛(wèi)生要求，便由于其靠間接蒸發(fā)冷卻原理降溫，傳熱效果受到影響，加上閉式冷卻塔在國內(nèi)應(yīng)用較少，故也很少采用。

二、冷卻塔供冷系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題

    1. 冷卻塔供冷模式室外轉(zhuǎn)換溫度點的選擇直接關(guān)系到系統(tǒng)供冷時數(shù)。假設(shè)經(jīng)計算確定此時空調(diào)末端所需供水水濕為12.7℃，考慮冷卻塔冷幅度、管路及換熱器等熱損失使水溫溫升4.5℃，則可得在室外濕球溫度等于或低于8.2℃時即可切換為冷卻塔供冷模式。

    2. 系統(tǒng)中冷卻塔在依夏季冷負荷及夏季室外計算濕球溫度選型后，還應(yīng)對其在冷卻塔供冷模式下的供冷能力進行校核。

    3. 間接供冷系統(tǒng)中換熱器應(yīng)選擇板式換熱器。板式換熱器與傳統(tǒng)的管殼式換熱器相比，其具有高效率的換熱能力。

    4. 在直接供冷系統(tǒng)中，冷卻水環(huán)路中冷凍水泵應(yīng)設(shè)旁通。冷卻塔供冷模式時冷凍水泵關(guān)閉，冷卻水旁通過冷凍水泵，此時循環(huán)水動力由冷卻水泵提供。故在系統(tǒng)設(shè)計時要考慮轉(zhuǎn)換供冷專用泵。

    5. 在直接供冷系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)重視冷卻水的除菌過濾，以防阻塞末端盤管。

    6. 考慮到在特定室外濕球溫度和建筑負荷下冷卻塔冷幅（冷卻塔出水溫度與室外濕球溫度之差）隨冷卻填料尺寸增大而減小，故對于多臺套冷卻塔系統(tǒng)可采用串聯(lián)冷卻塔的方法來增加冷卻效果，提高冷卻塔供冷模式的室外轉(zhuǎn)換溫度，從而增加供冷時數(shù)。

    7. 由于冷卻塔供冷主要在過濾季節(jié)冬季運行，故在冬季溫度較低地區(qū)應(yīng)在冷卻水系統(tǒng)中設(shè)置防凍設(shè)施，如設(shè)置旁管、增設(shè)加熱器。

三、工程實例及經(jīng)濟分析

    冷卻塔供冷技術(shù)特別適用于需全年供冷或建筑有需常年供冷的內(nèi)區(qū)建筑如大型建筑內(nèi)區(qū)、大型百貨商場等或需全年供冷且需嚴(yán)格的濕度控制的建筑如計算機房、程控交換機房等。其在一些風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用可使過濾季節(jié)、冬季免費供冷成為可能。故近年在國外已有不少應(yīng)用，在我國也有應(yīng)用實例。如上海1122工程其設(shè)計中心部分標(biāo)準(zhǔn)層平面進深大，面積約1700m2，有明顯的內(nèi)外區(qū)，冬季內(nèi)區(qū)仍有冷負荷發(fā)生，工程中采暖用冷卻塔和水-水板式換熱器組合成冬季自然供冷水系統(tǒng)，充分節(jié)約能源。