供冷系统

供冷系统（共7篇）

供冷系统 篇1

1 引言

辐射供冷+独立新风系统是一种节能、舒适的空调方式。这种空调系统中, 独立新风和冷却顶板是两个平行的子系统, 独立新风系统用来解决通风换气问题, 承担新风负荷、湿负荷及部分显热负荷, 剩余的显热负荷则由冷却顶板来承担。这两种技术系统的结合也是温湿度分离控制技术的一个具体体现, 相关的工程热力学分析已经说明了它们的节能效果[1]。

本文结合中国华北地区典型气候特点, 采用温频法, 以某一办公建筑为例, 计算讨论辐射供冷+独立新风系统空调期间能耗量, 通过与常规空调系统 (风机盘管+.新风) 能耗的比对, 定量分析辐射供冷系统在中国华北地区应用的节能效果。

2 能耗计算方法

温频法 (BIN方法) 是一种简化的建筑能耗计算方法, 其首先根据某地气象数据, 统计出一定温度间隔的温度段各自出现的小时数。然后分别计算在不同温度频段下的建筑能耗, 并将计算结果乘以各频段的小时数, 相加便可得到全年的能耗量。

BIN方法假设围护结构负荷 (包括日射及温差负荷) 可变换成室外气温的线性关系。取温度段的中间温度 (平均温度) 作为代表温度, 该温度段内温度出现的小时数就是代表温度出现的小时数, 用代表温度计算出负荷乘以频数是该温度段的能耗。

BIN方法中, 新风的潜热负荷与室外空气含湿量存在线性关系, 含湿量取决于该频段的中点温度和平均湿球温度 (对应的各小时湿球温度的平均值) 。

辐射供冷+独立新风系统实现了温湿度的独立控制, 总的能耗应分两部分进行计算, 包括冷却顶板系统和独立新风系统。系统的这种特点决定了温频法的适用性, 原因如下:

(1) 温频法中室内负荷的计算对应于冷却顶板系统所承担的显热负荷。而且由于能耗是分频段进行计算的, 所以考虑了空调系统设备的部分负荷性能。

(2) 新风负荷计算对应于独立新风系统能耗。

但是由于独立新风系统承担室内潜热负荷, 在室内人员变动不大的情况下, 可以认为室内潜热负荷和新风量是一定的。这样, 送风状态点是一定的。因此, 新风负荷只取决于室外空气的逐时气象参数, 与室外温度无关。而且BIN方法中某一频段含湿量的计算, 是依据该频段中点的干球温度及对应的湿球温度的平均值得出的, 它没有体现出负荷受温、湿度同时作用的变化。因此, 用温频法计算的新风能耗结果会偏离实际情况的结果。

3 天津市BIN气象参数分析

根据天津地区典型气象年的逐时参数报表, 以2℃温差作为一个温频段, 得到天津地区空调期BIN气象参数[2,3,4]。空调机组冬夏季8:00-18:00运行, 其BIN气象参数见表1。

4 辐射供冷系统能耗计算

4.1 建筑模型

本文以天津地区某一虚拟办公建筑 (20×15×3m) 为研究对象, 取夏季室内温度27℃, 相对湿度50%, 冬季温度20℃, 相对湿度50%。在此办公楼内每层平均35人, 四层共140人工作。每人新风量30 m3/h。总建筑面积1200 m2。工作时间8:00—18:00, 空调期内室内保持正压, 可不计算渗透负荷。照明设备负荷按18 W/m2, 工作时间使用, 同时使用系数0.5。

4.2 辐射供冷系统模型建立

辐射供冷系统的系统形式见图2

该系统的特点是新风机组冷冻水供水与冷却吊顶冷冻水供水由独立运行的两个冷水机组分别供给。冷却吊顶要求的供水温度较高, 一般在16℃左右, 如果制冷机直接制备这样较高温度的冷冻水, 相应地可提高制冷机组的蒸发温度, 改善制冷机的性能系数, 进而降低其能耗。冷却顶板冷冻水大水流量通常采用二级泵系统来实现。在过渡季节使用深井水作为冷源是可行的。

图3为辐射供冷系统的新风处理过程, 新风应承担室内的全部的湿负荷, 部分或全部的显热负荷。独立新风系统通常可以由全热交换器、深冷盘管、显热交换器和送回风机等组成。

4.3 能耗计算

空调制冷系统能耗的计算包括制冷机组、新风机组、水泵和风机、末端设备等。求出不同温频段设备能耗量, 乘以该温频段的时间, 就可以大致求出设备的总能耗量。所有的设备耗能量应统一归为耗电量。

4.3.1 新风机组能耗计算

图3中N点和W点已知, 利用公式 (9) , 可以确定新风机组的机器露点do, 与90%相对湿度线相交, 就可确定L点。

式中:dN-室内空气含湿量, kg/kg

do-新风机组的机器露点含湿量kg/kg

Qq-室内潜热负荷, kW

Gx-新风量, kg/s

tn-室内温度, ℃

(2500-2.3468tn) -室内温度tn下水蒸气的汽化潜热, kJ/kg

这样新风机组能耗为Q新=Gx (tW-tL)

用温频法进行新风机组能耗计算的过程见表2。

4.3.2 冷却吊顶能耗计算

新风承担的室内显热量Qxx=1.01Gx (tN-tL)

冷却顶板的显热量Qlx=Qx-Qxx

然后分别计算在不同温度频段下的能耗量及总能耗量。

由负荷计算结果得:

夏季室内显热负荷为2.561t-12.754;

冬季室内显热负荷为2.561t-39.35。

冷却吊顶的能耗计算过程见表3。

4.3.3 设备选型及耗电量计算

设备的选型应根据天津室外干湿球计算温度进行计算, 干球温度33.4℃, 湿球温度26.9℃, 分别计算得出冷却吊顶和新风机组的制冷量, 选择新风机组、冷水机组、冷却塔、水泵和风机等设备, 获得各设备的输入功率。

设备能耗计算如下:

风机、水泵的电机功率

式中:N-电机功率, kW

K-富裕值

P-全压, Pa

Q-风量、水量, m3/s

m-效率

空调设备中冷水机组全年总能耗计算公式如下:

式中E—冷水机组全年总能耗, kW;

Q—冷水机组年制冷量, kW;冷水机组年制冷量Q用空调假想负荷乘以1.2得到;

COP—冷水机组性能系数, kW/kW。

其他设备的功率可以根据其电功率乘以时间进行计算。

具体计算见表4。

5 常规空调系统能耗计算

5.1 常规空调系统模型

新风与风机盘管的空气处理过程及送风 (风机盘管送风和新风) 在室内的状态变化过程在h-d图上的表示, 如图4所示。新风处理到室内空气的焓值, 而风机盘管承担室内人员、设备冷负荷和建筑围护结构冷负荷。

5.2 能耗计算

(1) 能耗计算

如图4中, 室内状态点N, L点和室内状态点N焓值相同, O点为送风状态点, 按室外温度33℃时计算室内余热量、余湿量、热湿比线, 选定送风温差8℃, 可以确定O点, 连接LO, 与90%相对湿度线交于F点, 所有状态点就可以确定下来。

同样可计算出各温频段风机盘管的能耗量及总能耗量。

冷水机组的能耗计算见表5。

由逐时法计算得新风机组的能耗量为11175.33kWh

(2) 设备选型及耗电量计算

同理, 风机盘管+新风系统的设备选型也应该根据室外干湿球温度进行。

由式 (2) 和 (3) 分别计算新风机组、冷却水泵、冷冻水泵、风机盘管冷水机组和冷却塔等设备的耗电量, 相加即得总耗电量。

耗电量计算见表6。

经计算, 此系统的总耗电量Q1=27241.1KWh

6 能耗结果比较与分析

根据以上计算结果, 冷却顶板+独立新风系统比风机盘管+新风系统节能, 节能率为10.8%

同时, 由饼示图4及图6得, 辐射供冷系统与常规空调系统相比, 风机水泵能耗所占的比例较大, 而冷水机组所占比例较小。这主要是因为, 冷却顶板的冷冻水供回水温差一般为2-3℃, 比常规空调供回水温差 (5℃) 小, 导致冷冻水流量较大;而由于冷却顶板冷冻水供水温度高, 提高了冷水机组的性能系数, 从而使机组能耗降低。

7 结论

根据以上计算过程, 可以得出以下结论:

(1) 通过两种方法对新风负荷的计算, 温频法的计算结果比逐时法偏小, 原因是温频法对湿球温度进行了平均, 使得湿球温度偏小, 但是这种方法简化了建筑负荷的计算过程, 可以对部分负荷进行模拟, 对我们研究建筑能耗及节能工作很有帮助。

(2) 辐射供冷系统比常规空调系统 (风机盘管+新风) 节能

(3) 辐射供冷系统比常规空调系统 (风机盘管+新风) 空调季节耗电量节省10.8%。虽然只是对空调季节的节能效果进行了比较, 不过对于华北地区来说, 冷负荷相对于热负荷较大, 节省冷负荷就可以实现节能的目的。

摘要：辐射供冷系统是一种节能、舒适的空调方式。为了定量分析辐射供冷系统在我国华北地区应用的节能效果, 本文采用温频法对辐射供冷+独立新风系统和风机盘管+新风系统能耗进行计算, 得出结论:结论辐射供冷系统比常规空调系统 (风机盘管+新风) 空调季耗电量节省10.8%。

关键词：辐射供冷,风机盘管+新风,温频法,建筑能耗

参考文献

[1]江亿等.温湿度独立控制.中国建筑工业出版社.2004.

[2]龙惟定.用BIN参数作建筑物能耗分析[J].建筑技术通讯.1992, (2) :6-9.

[3]苏芬仙.苏华.BIN法能耗计算中频数间隔分析及选用[J].低温建筑技术.2001, (3) :56-58.

[4]龙惟定.上海地区的BIN气象参数[J].制冷技术.1990, (4) :1-3.

供冷系统 篇2

1 区域供冷系统研究

针对区域供冷系统来说, 其可以从根本上满足某个区域当中的建筑物冷负荷要求, 还能在统一制造冷冻水之后, 完成冷冻水输送工作, 从根本上完善制冷系统[2]。针对区域供冷系统来说, 其对应的用户比较多, 不仅包括相关写字楼, 还包括相关住宅楼等, 尤其在人口量较大和供冷时间长的区域内, 应当应用专业化的区域供冷系统。

针对区域供冷系统来说, 其应用特点和优势比较多, 主要包括六大特性和优势。

第一, 区域供冷系统存在节能优点, 制冷效率比较高, 节能效果比较好。第二, 存在装机容量小的优点, 针对区域供冷系统来说, 其对应的建筑物数量是比较多的, 且对应的冷特性都不同, 这样可以从根本上降低相关设施的装机容量。第三, 存在管理人员少的优点, 针对区域供冷系统运行来说, 往往采取集中管理方法, 需要用到的运行管理人员比较少。第四, 存在环保性能好的优点, 针对区域供冷系统来说, 不需要制冷机, 也不需要冷凝器, 不仅可以从根本上降低噪音, 还可以避免废热污染问题出现, 另外还能避免制冷剂泄漏问题出现, 从根本上降低臭氧层受损程度[3]。第五, 可以从根本上提升能源梯级应用效率。第六, 可以从根本上提升建筑美观度, 还可以从根本上扩大建筑可用空间。

2 区域供冷系统与燃气分布式能源系统的结合作用研究

针对燃气分布式能源系统来说, 在其的运行过程中主要用到了热电冷联产技术, 可以在结合电网以及天然气管网的基础上, 为特定用户提供相应的能源服务[4]。针对分布式能源系统来说, 能在提供充足能量的基础上提升能源利用效率。针对天然气分布式能源系统来说, 其对应的节能效果比较好, 已经在大范围内推广应用。而针对燃气分布式能源系统来说, 在和区域供冷系统有效结合之后, 可以发挥出比较显著的作用, 具体表现在以下四大方面。

第一, 可以从根本上减少系统运行费用, 针对燃气分布式能源系统来说, 在其实际的运行过程中, 往往会出现余热利用不彻底的问题, 且当余热排放到室外之后, 会导致环境污染问题出现, 且针对对应的余热来说, 应用成本和费用往往比较低, 如果把其应用到区域供冷系统运行当中的话, 可以从根本上降低主机热源量, 从根本上减少系统运行费用。且在实现燃气分布式能源系统和区域供冷系统有效结合之后, 可以从根本上降低主机供电量, 加强对区域供冷系统的直供电, 直供电不存在过网费用, 可以从根本上减少系统运行费用, 且可以从根本上提升系统运行稳定性, 防止电网崩溃现象出现[5]。

第二, 可以从根本上增强系统功能。针对区域供冷系统来说, 可以在应用后, 实现对冷热电联产的有效拓展, 转换以往的传统联产观念。针对冷热电联供发电来说, 应用范围比较广泛, 可以从根本上满足区域能源需求, 还能从根本上实现高效联供目标, 最终降低电网负担和压力。

第三, 可以促进燃气分布式能源系统完善和发展。针对区域供冷系统来说, 在和燃气分布式能源系统有效结合后, 会在一定程度上改变制冷模式。对应的制冷模式主要有三种, 第一种是吸收式制冷模式, 可以在依靠能源站余热的基础上, 形成相应的冷冻水。第二种是压缩式制冷模式, 在该制冷过程中主要用到了制冷机。第三种是电制冷模式, 可以在依靠电力驱动的基础上形成冷冻水。因此在实现两大能源系统的有效结合之后, 可以从根本上提升冷冻水生产效率, 还可以从根本上促进分布式能源系统的扩大和完善。

3 结语

综上所述, 如今, 第二代能源供应系统得到了创新和完善, 在当前的第二代能源供应系统当中, 主要包括区域供冷系统和燃气分布式能源系统, 在进行两者有效结合之后, 可以从根本上提升能源开发和利用率, 促进我国社会经济的可持续发展[6]。

参考文献

[1]殷平.冷热电三联供系统研究 (4) :区域供冷和区域供热[J].暖通空调, 2013, (7) :10-17.

[2]杨柳, 卢军, 张少良等.重庆某新区能源规划分析[J].煤气与热力, 2014, (11) :22-27.

[3]杨英霞, 王智超, 袁涛等.公共建筑空调冷热源工程适用性的调查分析[J].节能技术, 2011, (5) :432-436.

[4]蒋小强, 龙惟定, 李敏等.区域供冷系统逐时冷负荷的分析及数值预测[J].中南大学学报 (自然科学版) , 2010, (1) :357-363.

[5]张国强, 徐玉珍, 韩杰等.区域供冷系统供回水经济温差优化模型研究?[J].湖南大学学报 (自然科学版) , 2015, (9) :128-133.

供冷系统 篇3

能源中心供冷系统主体设备包括8台约克冷水机组, 8台ITT冷冻一次泵以及6台ITT变频冷冻二次泵;蓄冷系统包括2座蓄冷水罐, 5台ITT蓄冷循环水泵;冷却系统包括8台组装式两联体BAC冷却塔, 8台ITT冷却水泵。

能源中心主要是通过敷设于航站楼与能源中心之间地下共同沟内的供冷管网将低温水输送至末端航站楼的1~8号板交机房。

能源中心供冷系统简图如图1所示, 供冷系统配有2座蓄冷水罐, 能够在夜间低谷电价时段对其进行蓄冷, 白天供冷时段则由蓄冷水罐直接向航站楼供冷, 无需在电价高峰时段开启冷冻机, 这种削峰填谷的运行模式能够大大减少电费成本, 同时供冷系统采用直供模式, 即不设置热交换器, 直接通过能源中心内的一次水泵、二次水泵和末端三次水泵将冷冻水构成循环, 能够减少热交换的能量损失。

1 回水控制方式

1.1 设计方案

常规的日间供冷模式是由蓄冷水罐、二次泵与末端三次泵构成水循环, 末端共有8个热交换机房, 供水流量由设在每个末端的回水电动阀控制, 如图2所示, 为保障设定的回水温度, 回水电动阀会通过阀门开度大小调节旁通管的流量及走向, 若回水高于设定温度, 回水电动阀将开度打开, 更多的冷水通过旁通管与末端高温水混合, 降低混水温度;若回水低于设定温度, 回水电动阀将开度减小, 末端回水将通过旁通管与供水混合继续供向三次泵。

在实际运行中我们发现, 由于末端负荷不断变化, 为了满足回水温度的控制, 各热力交换站的阀门波动次数非常频繁, 如图3所示, 圆圈内曲线代表了阀门波动情况。

阀门波动频繁导致阀门的使用寿命受到影响, 运行至今已有阀门因为动作频繁导致故障发生, 另一方面也使得整个供水流量不停波动, 流量在2000~4000 m3/h之间变化, 导致二次水泵频繁加减机, 对系统的稳定运行不利。

1.2 流量波动控制

为了优化运行, 我们设想通过控制每个热力交换站内的回水电动阀开度范围, 减少阀门的波动次数, 同时稳定供水流量, 也就是将阀门的开度范围由原先的0~100调整成适当范围, 由于阀门开度受到限制后, 回水温度的控制将会有一定的波动, 如何设置最佳的开度范围, 使得回水温度与供水流量的波动达到相对的平衡是研究的难点, 由于每个板交都是独立的一个控制系统, 负责的供冷区域对温度的要求也不同, 我们只能对各板交进行模糊调整, 再根据温度反馈逐步进一步微调, 总体目标是在保证各板交温度在一定范围内, 回水总温度能满足运行的要求。详细如图4所示。

通过对8个板交机房回水电动阀开度的修改, 经过一段时间的运行观察, 8个热力交换站内的回水温度基本都能保持在11.0℃~14.0℃之间, 根据实际运行经验结合冷冻机的运行效率, 这样的回水总温度范围能够满足日常运行的要求, 如图5所示, 采集数据为连续运行时段的回水温度数据。

在满足回水温度要求的同时, 供水流量波动的情况, 如图6所示, 通过设置了各板交回水阀门的开度范围, 供水流量现在2000~3500 m3/h之间波动, 能够解决水泵频繁启停机的问题, 增加了系统的稳定性, 数据为连续运行时段内的供水流量数据。

2 运行效果检查

经过整个供冷季的运行, 我们收集了完整的阀门开度的变化数据, 以及相对应的板交回水温度及总回水温度的变化数据和供水流量数据, 通过这些数据分析可以判断各板交的阀门开度设置的合理性。

我们以供冷量最大的5#板交为例, 阀门波动及温度采集时间均为1 min, 我们截取其中10天的数据作为分析之用, 5#板交阀门的设置情况, 如图7所示, 阀门开度在33%~55%之间来回动作。

具体的变化情况如图8所示, 根据负荷的变化引起回水温度的变化, 从而阀门动作, 调整最后的混水温度在一定范围内波动。从温度的变化情况可以看出, 数据后期回水温度较低 (小于10℃) , 此时阀门应当减小开度, 增加高温回水参与总回水的混合, 而由于阀门开度已到达下限, 所以无法继续做出反应, 导致混水温度不断降低, 同时我们可以看到回水最高温度都没有超过13.5℃, 说明阀门的上限控制能够很好的满足运行的需要, 所以我们提出建议, 将5#板交的阀门开度下限调小, 可以尝试设置成25%后在运行过程中继续观察。

3 结语

我们希望通过改变回水控制方式, 来实现供水流量波动与回水温度之间的平衡, 在此次供冷季中的尝试摸索, 初步解决了阀门动作频繁, 故障率高的问题以及供水流量不稳定, 水泵频繁启停机的问题, 但是对各板交的回水温度控制上仍有所欠缺, 这将作为下一阶段的深化研究, 最终形成一套适合虹桥西区能源中心供冷系统实际运行的控制模式。

摘要：本文对虹桥机场西区能源中心直供供冷系统中供水流量、回水温度的变化关系进行了思考, 并通过运行数据、实验的验证, 寻找回水电动阀的最佳开度范围, 解决阀门频繁动作等问题, 最终实现供水流量波动与回水温度之间的平衡, 使得直供供冷系统供运行更稳定。

关键词：能源中心,直供供冷,板交机房,盈亏管

参考文献

[1]马仲元.供冷工程[M].中国电力出版社, 2004.

[2]汤延庆.供冷工程[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2008, 8.

供冷系统 篇4

关键词：江水源热泵,区域,集中供冷供热,节能

随着可持续发展理念的深入, 人们的节能环保意识明显提高, 江水源热泵区域集中供冷供热系统以江水作为冷热源, 由末端用户系统、江水换热系统、水源热泵等组成供冷供热系统, 降低建筑物的能源消耗, 根据不同地区的实际情况, 从多方面对供冷供暖系统进行节能控制, 结合系统末端负荷变化, 动态调节冷热媒流量, 减少系统能耗, 为人们提供一种舒适、健康、安全的生活和工作环境。

一、江水源热泵区域集中供冷供热系统简介

通过江水源热泵的供热供冷管网和江水源热泵为建筑群提供冷热源, 这种集中供冷供热系统是一种重要的能源供应系统, 在实际运行过程中, 集中供热供冷系统的运行状态和负荷变化往往会受到外界环境、气温等因素的影响, 具有时变性, 并且系统大部分时间处于部分负荷的运行工况下, 若集中供冷供暖系统一直处于额定容量运行条件下, 如果不能按照其负荷变化实现动态调节, 会使运行成本大幅度增加, 即无法发挥江水源热泵区域集中供能的优势, 所以为了降低系统运行能耗, 提高能源利用率, 使江水源热泵区域集中供冷供热系统能够随着末端负荷变化动态调节冷热媒流量, 为了确保集中供热供冷系统设备能够在不同负荷条件下高效、安全、正常的运行, 采取合理、高效的控制策略, 将变频调速、集成、计算机科学、负荷动态控制预测等技术有效结合起来, 提高系统节能效益。

二、工程概况

重庆地区有着非常丰富的地表水资源, 发展江水源热泵区域集中供热供冷系统具有巨大的潜力和良好条件。例如重庆市某商务区建筑群, 总建筑面积164.5万平方米, 由江水源热泵区域集中供冷供热能源站提供冷热源, 在冬季这个系统由江水源热泵进行集中供暖, 在夏季这个系统采用冰蓄冷、电制冷和江水源热泵相结合的方式。整个项目共包括两个能源站, 由能源站对该商务区建筑群在夏季供应冷水冬季供应热水。该江水源热泵区域集中供冷供热系统由末端用户供冷系统、空调供冷供热管网、能源站和取水站组成, 能源站由热交换器、外融冰蓄冰设备、水泵、离心式制冰/制冷双工况冷水机组、离心式制冰/制热/制冷冷水机组、基载离心式制热/制冷水源热泵机组组成。

三、江水源热泵区域集中供冷供热系统供节能控制策略

1、用户系统控制策略

结合区域用户的实际空调负荷变化情况, 能源站控制中心进行整体、有效的负荷预测, 从而确定科学的运行策略。在确保区域空调冷冻水供水温度的基础上, 空调负荷变化主要体现为冷冻水回水温度和供水流量, 将电磁流量计设置在区域用户入口位置, 每个用户的实际空调负荷利用供、回水温度传感器来测量。一般情况下, 由用户自建板换间, 二次冷冻 (热) 水工时温度作为用户板换间控制目标参数, 通过自动化控制系统对一次水电动调节阀和二次水冷冻水泵利用就地设备进行控制, 结合空调负荷变化情况, 利用电动调节阀调整板式换热器水出口管道开度, 调整一次侧流量, 维持二次冷热水供水温度, 从而有效地进行输送和交换。

2、管网控制策略

外网循环冷冻水泵组是集中供冷供热系统节能控制的关键, 通过对冷冻水泵组的节能控制, 自动化控制空调管网。这个系统空调负荷不断下降, 而冷冻水流量和系统扬程会逐渐减小, 这种变流量、变压头是集中供热供冷系统的关键因素, 这种系统的泵功率计算公式:N=ρg QH/ (1000η) , 其中, ρ为介质密度, kg/m3;g为重力加速度, m/s2;Q为流量, m3/s;H为扬程, m;η为效率, %。由公式可知, 水泵功率主要受到扬程H、流量Q的直接影响, 并且这种变流量、定压头系统和普通定压系统相比, 其功率下降程度较大, 因此这种系统具有良好的节能效果。

3、能源站控制策略

能源站控制系统主要由若干执行器、传感器、显示打印设备、现场控制分机、PLC主站、中央监控设备等组成, 通过网络实现数据上传分析。能源站整体的控制策略是科学预测负荷变化, 实现动态控制, 根据区域用户的空调负荷变化, 合理预测和计算未来时刻负荷, 从而动态调节最佳的热 (冷) 水流量, 利用变频调节循环泵, 实现能源站的降耗节能。根据实际的供热 (冷) 需求量, 动态调整系统运行模式, 准确统计系统能耗, 显示系统动态变化图形, 科学控制系统设备, 优化系统启停, 实现PID控制, 该能源站实现优化控制的目标在于在满足系统负荷需求前提下, 实现低谷时段和高峰时段的电流平衡, 结合当天的融冰负荷和制冷负荷以及负荷预测结构, 确定最优运行策略, 包括某一运行工况下主要设备投入运行和各设备开关状态, 根据系统空调负荷变化, 若实际负荷和预测负荷之间产生偏差, 自动控制和调节电动调节阀、主机的开启、加 (卸) 载, 实现能源站的优化安全运行。

4、取水系统控制策略

取水系统由输水管道、加药系统、二级泵房、斜管沉砂池、取水泵房、自流引水管、取水头部等组成, 根据取水泵流量, 实现取水系统的自动控制, 对能源站排水温度科学调节, 结合系统机组负荷, 确定变频调速调节流量和二级取水泵开启台数, 调节江水需用量, 对排水温度实现合理控制, 降低水泵运行能耗。

结束语:

江水源热泵区域集中供冷供热系统是一个非常复杂、大型的工程项目, 其节能状态、运行效率和末端用户使用情况、气候条件、江水状况、外部环境等有着密切的关系, 根据当前重庆地区江水源热泵区域集中供冷供热系统的实际运行情况来分析, 很多项目的运行效果还未达到理想状态, 因此在未来发展过程中应采取有效控制策略, 实现其较高的节能效益。

参考文献

供冷系统 篇5

1 供冷供暖供生活热水蒸发式冷凝空调系统

当前在我国的空调市场中, 存在着一种常见的供冷供暖供生活热水蒸发式冷凝空调系统, 但是笔者在对这种空调系统的相关参数进行研究分析, 以及在对该空调系统的运行状况进行深入了解后, 发现这种空调系统并不能真正起到良好的节能效果, 其所提供的免费生活热水的温度仅仅只能达到45℃左右, 比起生活热水所需求的60℃的温度还有很大一段差距, 在实际的空调系统运行中, 由系统回收热量加热的生活用水并不能直接使用, 而还需要再对生活热水进行加热处理, 这样一来, 就会影响到空调系统的整体机组能效。为此, 必须要对这种供冷供暖供生活热水蒸发式冷凝空调系统进行改进, 以提高其整体性能和节能效益。笔者根据自身经验提出了一种新型的供冷供暖供生活热水蒸发式冷凝空调系统, 其应用原理如下所示:

该空调系统可以实现制冷、制冷+热回收、制热、双温热水热泵等工况。AC模式为制冷循环, 制冷剂从压缩机出来, 经过四通阀进入板管蒸发式冷凝器冷却, 经节流后进入蒸发器完成制冷换热过程;BC模式为制冷+热回收模式, 制冷剂从压缩机出来后, 先进入热回收换热器, 再进入板管蒸发式冷凝器, 经节流后进入蒸发器, 从而实现制冷热回收工况, 提供冷量的同时免费提供生活热水 (60℃) 。AD模式为热泵工况, 此时蒸发器转变为冷凝器使用, 提供空调热水 (35℃) , 板管蒸发式冷凝器作为蒸发器使用, 从环境中获取低位热量。BD模式为双温热水热泵模式, 制冷剂在进入蒸发器 (此时作冷凝器使用) 之前, 先进入热回收换热器, 提供免费的热水 (60℃) , 再进入蒸发器为空调提供热水 (35℃) 。当出现极端天气时, 热回收热水系统可停止工作, 由辅助热源提供生活热水热量, 机组只提供空调供暖热负荷热量, 此时通过向冷却水环路中添加防冻液防止蒸发式冷凝器 (蒸发器) 结冰。

根据需求, 直供60℃生活热水时, 由于热水出水温度远高于冷凝器冷凝温度, 因此需要利用显热回收才能满足要求。一般地, 显热回收量仅为制冷量的12%左右, 当该部分显热量不能满足生活热水用热量时, 为提高显热量, 可以通过提高冷凝温度来实现, 但此时机组的能效比下降明显。笔者为了实现热回收60℃出水温度, 提高回收热量, 同时维持正常的冷凝温度, 保证机组能效比, 提出热回收能源梯级利用原则, 即在热回收换热器内先利用冷凝潜热将生活热水进水温度从低温 (15℃) 提升至中温 (稍低于冷凝温度) , 再通过制冷剂蒸气显热将中温水加热至60℃出水。该过程既保证了不提高冷凝温度, 又利用了部分潜热及全部显热, 同时也满足了60℃出水温度要求。

2 热回收供生活热水系统

通常来讲, 对于供冷供暖供生活热水蒸发式冷凝空调系统中的热回收供生活热水系统的应用方式主要有两种, 即间接利用和直接利用。所谓间接利用热回收供生活热水是指通过热回收器获得一定温度的热水, 再经过换热器, 对给排水热水系统的补水进行预热。该方式由于间接换热, 热量利用率不高, 但是对热回收系统卫生要求低, 可以保证生活热水水质不受影响。另外也可以通过将热回收热水系统直接接入生活热水系统, 对该热回收热水进行直接利用。该方式无换热损失, 热量利用率高, 但是对热回收热水系统卫生标准要求高, 需满足生活热水卫生要求。

在上述两种模式的应用中, 间接利用模式一般不存在冷热水混合的现象, 而直接利用模式则有可能出现蓄热水罐内的水出现冷热混合的现象。为了避免出现这一状况, 降低热量品质, 影响空调系统的整体节能效果, 笔者提出可以采用串联的方式将蓄热水罐连接起来, 使罐内的热水与冷水分层放置, 这样就可以有效的实现防止冷热水混合的现象发生, 尽可能的利用了热回收热水。其工作原理主要可以从以下几个阶段进行分析:

蓄热阶段:热回收热水出水首先进入与给排水生活热水系统直接连接的最远蓄热水罐, 最先把该水罐内的水置换成60℃的热水, 将冷水压出依次经过第二个、第三个水罐, 最终进入热回收器内换热。经过一段时间蓄热, 最终将所有水罐内的水均加热至60℃。

用热阶段:当给排水生活热水系统需用热水时, 首先由热回收系统直接提供, 即热回收热水出水直接供水至给排水生活热水系统;当热回收器无法提供足够热量时, 停止热回收系统运行, 由蓄热水罐提供热水;当仍不能满足要求时, 则启动给排水生活热水系统侧的加热设备。由此可以最大限度地利用热回收免费热水, 减少加热设备使用时间。

非用热阶段:水罐内均已蓄满60℃热水, 热回收系统停止工作, 冷凝热由冷凝器排放。

3 供冷供暖供生活热水蒸发式冷凝空调系统的应用效果

3.1 蒸发式冷凝空调机组可同时供冷、供暖和供应生活热水, 其能效比较高, 相比风冷式机组国家标准一级能效要求要高;

当冬季热泵工况在空调热水温度35℃/30℃工况时, 整机COP达到4.53, 与普通空气源热泵机组制热进出水温度相比, 效果更好。

3.2 热回收系统蓄热水箱采用串联连接, 可更好地实现冷热水分层, 降低冷热水混合造成供水温度下降的影响。

3.3 相比于空调冷负荷, 生活热水需求量较小的建筑物, 可以

采用热回收热量梯级利用模式, 即全显热回收加部分潜热回收的热回收方式, 不仅可以使热水出水温度达到生活热水温度要求, 从而减少热水再热能耗, 而且还可以维持相对较低的冷凝温度, 保证冷水机组较高的能效比。

4 结论

本文主要通过分析供冷供暖供生活热水蒸发式冷凝空调系统在我国的城市建筑中的应用现状以及必要性, 指出了当前市场上现有的该空调系统所存在的问题, 并就如何改进供冷供暖供生活热水蒸发式冷凝空调系统, 使其节能性更强, 整体机组的性能更高进行了详细探讨, 希望能够起到抛砖引玉的效果, 供各位同行交流探讨。

摘要：建筑节能技术的应用与发展是当前备受关注的一个课题, 供冷供暖供生活热水蒸发式冷凝空调系统是近年来最新研发并得到广泛应用的新型节能环保技术, 这种空调系统可以有效的实现冷热量的循环转换, 极大的降低了能源消耗, 实现了良好的节能效果。现本文就针对供冷供暖供生活热水蒸发式冷凝空调系统在实际工作中的应用问题。

供冷系统 篇6

随着社会生产力和人们生活水平的提高, 电力供应高峰电能不足而低谷过剩的矛盾相当突出, 电网负荷率下降。电力部门实行了峰谷不同电价政策, 鼓励低谷用电, 这就为冰蓄冷 技术的推广提供了可能。同时, 城市中在一定范围内集中新建了大量的宾馆、办公大楼和大规模商业中心, 亦为区域供冷提 供了可能。

冰蓄冷是利用夜间低谷电制冰并储存起来, 在白天用电高峰时段用储存的冰作为冷源的技术[1]。冰蓄冷技 术与常规 技术相比称不上节能, 但能达到 移峰填谷 和减少变 电设备的 作用, 是缓解电力建设和新增用电矛盾的有效途径之一。

区域供冷是利用集中设置的大型冷冻站向一定 范围内的需冷单位提供冷源的供冷方式。由冷冻站、冷媒输送管网和末端用冷装置组成。该供冷方式于1961年首次应用于美国的哈特福德 (Hartford) [2]。随着我国空调制冷行业的发展, 区域供冷技术的推广已是大势所趋。

1滑落式板冰冷水机组简介

1.1机组组成

由压缩冷凝机组、蒸发板模块和控制系 统组成, 实现制冷和制冰两种工况, 是高效的满液式冷水机组。

1.2机组工作原理

板冰冷水机组系统原理图如图1所示。

制冷过程:在循环水泵作用下, 循环水经板式换热器 (阀1关, 阀2开) 进布水器, 沿蒸发板表面呈膜状均匀流下, 制冷剂在蒸发板内蒸发吸热, 温度降低后的水落到蓄冰槽内。

制冰过程:制冷循环过程中随着水温降 低, 部分水凝 结成冰附在蒸发板表面, 另一部分水落到蓄冰槽内, 由循环水泵 吸入 (阀1开, 阀2关) 继续循环制冰。

脱冰过程:当制冰时间到设定值, 某一蒸发板模块的 制冷剂进气电磁阀打开, 部分热的制冷剂气体进入蒸发板模 块内, 蒸发板表面的冰由于受热失去附着力, 冰层依靠重力落到蓄冰槽内, 破碎成小冰片。

融冰过程:在循环水泵作用下, 循环水进 入布水器 落到蓄冰槽内直接与片状冰接触换热, 再由循环水泵吸入 (阀1关, 阀2开) , 经板式换热器与空调回水换热后回到蓄冰槽。

制冷+融冰过程:在循环水泵作用下, 经过板式 换热器与空调回水换热后的循环水进入布水器, 沿蒸发板表面呈膜状流下, 制冷剂在蒸发板内蒸发吸热, 温度降低后的水落到蓄 冰槽内直接与 片状冰接 触换热后 由循环水 泵吸入 (阀1关, 阀2开) , 经板式换热器与空调回水换热后再回到蓄冰槽。

2不同蓄冰方式特点比较

蓄冰方式主要有以下几种:冰盘管式 (外融冰方 式) 、完全冻结式 (内融冰方式) 、冰球式、片冰滑落式、冰浆式。以上5种蓄冰方式, 前3种是静态蓄冰, 后2种是动态蓄冰。

2.1蓄冰原理比较

静态蓄冰通过中间载冷剂制冰、储冰, 制冰过程 中冰一直附着在蓄冰装置上, 蓄冰过程一次冻结完成。

滑落式动态蓄冰通过制冷剂直接蒸 发制冰、储冰, 蓄冰过程中冰结到一定厚度与制冰装置分离, 输送到储冰装置 中, 蓄冰过程是多次冻结完成。

2.2蓄冷效率比较

静态蓄冰方式冰层越厚, 传热系数越差, 蒸发温度越低, 系统性能系数越低。乙二醇水溶液比热容低而密度较高, 传热性能比水差, 换热设备需更大的换热面积, 增加了设 备投资。溶液循环量比水高, 水泵功耗增加, 进一步降低了系统能效。

滑落式动态蓄冰方式冰层厚度可控, 反复快速制冰, 机组蒸发温度较高, 系统效率高, 基本不存在冰层厚度的影响。由于蓄冷、供冷的介质都为水, 设备投资及水泵功耗不需额外增加。

2.3融冰效率比较

静态内融冰方式和冰球方式融冰过程:冰→25%乙二醇溶液→板式换热器, 需通过2次换热循环才能将冷量送至 末端, 影响系统整体效率;随着融冰时间的推移, 冰球内冰的直 径减小或盘管与冰层之间形成水层, 融冰效率进一步降低。

静态外融冰方式融冰时冰水直接接触, 但制冰时会结冰不均匀, 易形成死 区, 影响蓄冰 效率, 融冰时会 存在“千年 冰”现象。

滑落式动态蓄冰系统冰水直接混合, 通过板式换热器与空调末端系统连接, 与常规空调系统接近。蓄冰槽中为无数混合在水中的小冰块, 融冰时冰 水直接接 触, 融冰速度、效 率都很高。

2.4取冷速率比较

静态内融冰方式和冰球方式属于间接系统, 在融冰环节需通过盘管壁或冰球壁融冰换热, 接触面积有限, 取冷速率受 到了限制。

静态外融冰方式融冰时冰水直接接触, 释冷较快, 但会存在“千年冰”, 需增加水流搅动设施提高融冰速率。

滑落式动态蓄冰系统融冰时冰水直接接触, 可实现快速融冰, 24h蓄存的冰, 30min可以全部融化。

2.5低温供水实现比较

静态内融冰方式和冰球方式属于间接系统, 乙二醇水溶液不直接进入空调水系统, 在融冰环节需通过换热器和系统回水换热融冰, 与用户之 间多了一 级换热, 难以提供 较低的水 温。静态内融冰方式和冰球方式可以稳定提供>3℃的低温冷水。

静态外融冰方式融冰时冰水直接接触, 融冰初期可保持恒定, 但会存在“千年冰”, 需增加水 流搅动设 施提高融 冰速率。非承压式蓄冰装置系统对外供冷时需额外增加一组换热器以使二次侧冷水回路形成闭式系统, 系统复杂。静态外融冰方式可以稳定提供>2℃的低温冷水。

滑落式动态蓄冰系统蓄冰槽中为无数混合在水 中的小冰块, 融冰时冰水直接接触, 可实现快速融冰, 融冰初、末期 均可保持恒定的出水温度。滑落式动态蓄冰系统可以稳定提供1~2℃的低温冷水。

2.6蓄冰装置比较

静态冰球方式冰结在球内, 有内应力, 球易变形、撕 裂, 需定期维护, 补充冰球。

静态盘管蓄冰方式盘管较长且焊头太 多, 泄漏后难 查找, 需定期检测、补充乙二醇以维持系统运转。

动态蓄冰系统制冰与蓄冰装置分离, 蓄冰装置维护的工作量小。

2.7周蓄冰比较

静态蓄冰方式 实现周蓄 冰须增加 制冰装置 的费用, 投资大。

动态蓄冰系统实现周蓄冰不需增加制冰装置, 只需增加蓄冰槽的容积, 投资小。

3冰蓄冷技术与区域供冷技术相结合

区域供冷系统由冷冻站、冷冻水输送管网和末端用冷装置组成。对于含电制冷蓄冷的区域供冷系统而言, 可以降低装机容量, 减小冷冻水输送管网的管径, 提供合适的供水温度, 以提高空气品质。

3.1区域供冷目标的实现

区域供冷技术考虑了不同建筑的同时使用系数, 与分散式供冷机房相比已降低机房装机容量, 机组可以满负荷运行, 系统能效比较高。

冰蓄冷技术与区域供冷技术结合不仅可以进一 步降低装机容量, 减少投资, 还可移峰填谷, 减少电网负荷, 用户也可 利用电价差节约运行费用。

要降低冷冻水输送管网直径就需增加供回水温差, 降低冷冻水供水温度;与常规空调系统相比, 冰蓄冷空调系统可以 提供较低的供水温度, 更易于实现区域供冷的目标。

3.2冰蓄冷与区域供冷相结合的实例

深圳大学城采用区域供冷系统, 总供冷量8000RT[2]。杭州市市民中心建筑面积580000m2, 蓄冷量39360RT·h[3]。广州珠江新城核心区集中供冷, 总蓄冷量82080RT·h, 分三期进行建设, 第一期工程蓄冷量28728RT·h[3]。海南三亚亚龙湾冰蓄冷区域供冷, 为亚龙湾地区多个五星级酒店提供冷源, 一期供冷能力8880RT, 冰蓄冷系统蓄冷量25536RT·h[3]。

以上冰蓄冷与区域供冷相结合的项目采用静 态冰蓄冷 系统提供冷源, 减少设备装机容量, 降低了对电力系统的影响, 降低了高峰用电负荷。以上项目的成功实施, 说明了冰蓄冷与区域供冷结合应用的技术日趋成熟。

3.3动态板冰蓄冷与区域供冷相结合的实例

比照区域供冷的目标, 动态蓄冷系统 可在蓄冰 效率、融冰效率、取冷速率、周蓄冰、供水温度及其稳定性等方面进一步优化和提升, 降低机房设备投资、运行效率、运行费用, 提供更高品质的空调环境。

深圳华南城物流中心5号广场总建筑面积约32万m2, 调温面积约为23万m2, 分为A座和B座, 通过一个统一的机房向两个区域供 冷。5号广场夏 季尖峰冷 负荷为21971kW (6249USRT) , 设计日空调总冷量为81153RT·h, 采用分量蓄冰模式, 设计蓄冷量为26000RT·h。项目冷源设备选用了动态板冰蓄冷系统。该工程于2013年已投入 使用, 并正常运行了2个供冷季, 经济效益非常明显[4]。

华南城5号交易广场与上述区域供冷项目相比, 无论是供冷规模还是蓄冷体量已基本相当。相对于静态蓄冰系统, 动态蓄冰系统应用范围虽还远远不及, 但滑落式动态蓄冰系统在深圳华南城的成功运营及其优点为动态蓄冰技术与区域供冷技术相结合奠定了坚实的基础。

4结语

蓄冰系统与区域供冷相结合在世界范围内已 经成为一 种商业化的、十分成熟的供冷技术, 在冷量需求较高、商业化建筑密集同时电力又比较缺乏的地区, 可以发展区域供冷来解决当地政府头痛的一些缺电、环保问题。动态蓄冰系统与区域供冷的成功结合和运用为后续此类项目的设计和建设提供了依据。

动态蓄冰系统与区域供冷相结合是一项系统工程, 涉及面广, 投资数额大, 需要政府、企业和学术界的广泛合作。只有这样, 动态蓄冰系统与区域供冷才会在我国发展、成熟、壮大。

参考文献

[1]严德隆, 张维君.空调蓄冷应用技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997

[2]惠荣娜, 徐奇, 李德英, 等.我国区域供冷的现状及发展[J].建筑节能, 2007 (3) :47~50

[3]张永铨.我国蓄冷技术的发展[J].暖通空调, 2010 (6) :2~5

冷却塔供冷技术 篇7

关键词：建筑节能,冷却塔供冷,经济性

1 引言

我国建筑节能工作起步较晚,与发达国家相比,诸多领域存在着巨大的节能潜力空间,我们可以充分发挥我国的“后发优势”,有效利用国内外各种先进节能技术,并借鉴国外推动建筑节能工作的经验和教训,这为今后有效地推动我国的建筑节能工作提供了良好的发展机遇。作为建筑能耗主体的采暖空调能耗属于季节性能耗,是导致能源供需矛盾的主要原因。我国的建筑物和建筑设备节能性能很差,大部分采暖空调系统存在着严重的能源浪费问题,因此,我国建筑节能潜力巨大,此外我国的建筑物和建筑设备增量巨大。这些因素都说明加大建筑节能工作力度,是缓解能源短缺的有效途径,并可带来非常显著的节能效果和社会效益。

建筑节能是在当今人类面临生存与可持续发展重大问题的大环境下,世界建筑发展的基本趋向,建筑循环冷却水系统的节能对提高建筑的节能效率有积极意义。通过冷却塔供冷技术的运用,还可以起到节能减排的作用。根据工程实践总结在设有集中空气调节的办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑、交通运输用房等公共建筑中,采用水冷方式循环冷却水系统时,其补水量占整个建筑最高日用水量的50%左右。系统的循环冷却水量所消耗的功率在建筑给水排水日常运行中占相当的比重,因此,有必要对循环冷却水系统的节能途径和技术进行探讨。

2 冷却塔供冷技术

2.1 冷却塔供冷原理

随着过渡季节及冬季的到来,室外气温逐渐下降,相对湿度降低,室外湿球温度也下降,从而冷却塔出口水温也随之降低。而此时建筑室内湿负荷及冷负荷也在不断下降,空调末端所需除湿量减少,适当提高冷冻水温,减少其除湿能力,完全能满足空调系统舒适性的要求。冷却塔供冷系统是在常规空调水系统基础上适当增设部分管路及设备,当室外湿球温度低至某个值以下时,关闭制冷机组,通过冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷,以达到节能的目的。冷却塔供冷系统的形式、建筑内部负荷、气象条件、供冷温度等因素对冷却塔供冷系统运行能耗均有一定影响。这方面的研究成果加深了我们对冷却塔供冷技术的认识和了解,并为该技术的运用提供了一定的理论基础。

2.2 冷却塔供冷的形式

按冷却水是否直接送入空调末端设备来划分,冷却塔供冷形式可分为两大类:间接供冷系统和直接供冷系统。

2.2.1 间接供冷系统

间接供冷系统是指系统中冷却水环路间相互独立,其能量传递主要依靠中间换热设备进行。其最大优点是保证了冷冻水系统环路的完整性,保证环路的卫生条件,但由于存在中间换热损失,使供冷效果有所下降。间接供冷系统通常有两种形式。一种是在制冷机组制冷剂环路中的冷凝器与蒸发器间设旁通管路,上设制冷剂旁通阀(见图1)。工作时关闭压缩面,将旁通阀开启,制冷剂充当热载体在其形成的环路中流动,完成热量的传递。但此方法由于换热效率低且要改变制冷剂环路,故一般不采用。另一种是在原有空调水系统中附加1台板式热交换热器(见图2)。在冷却塔供冷时,关闭制冷机组,使冷却水与冷冻水分别接入板式热交换热器,实现能量传递。目前工程中多采用此种形式。

2.2.2 直接供冷系统

直接供冷系统是指在原有空调水系统中设置旁通管道,将冷冻水环路与冷却水环路连接在一起的系统(见图3)。夏季时按常规空调水系统运行,当转入冷却塔供冷时,将制冷机组关闭,通过阀门打开旁通,使冷却水直接进入用户末端。系统中冷却塔可采用开式或闭式。当采用开式冷却塔时,冷却水与外界空气直接接触,管道系统容易被污染,需要适当增加水处理及过滤设备以满足冷却水系统的要求。采用闭式冷却塔时可满足冷冻水的水质要求,但由于其靠间接蒸发冷却原理降温,传热效果会受到一定的影响。

3 冷却塔供冷系统设计应注意的问题

冷却塔供冷模式的室外转换温度点的选择直接关系到系统供冷时数。在设计时应根据过渡季或冬季建筑内的余热量、余湿量及室内设计参数,通过焓-湿图确定所需冷水供水水温,进行冷却塔供冷模式的转换。系统需对冷却塔供冷模式下的供冷能力进行校核。间接供冷系统中,换热器应选用具有较高效率换热能力的板式换热器。在冷却水泵的设置上,需要考虑转换供冷模式下对循环冷却水泵扬程的复核。特别是在直接供冷系统中,冷却塔供冷模式时的循环冷却水泵,需考虑冷冻水泵是否串联运行。直接供冷系统的设计中还应重视循环冷却水的除菌过滤,以防止阻塞末端盘管或设备。由于冷却塔供冷主要在过滤季节和冬季运行,对循环冷却水系统的室外设置必须采取必要的防冻设施,如设置旁管、增设加热器、管道保温(电伴热)等。

4 冷却塔的选择、设置和布置

设计应合理选择冷却塔。在空气湿球温度较低的干燥地区,可通过设计计算来适当提高冷却水进出水温差,以减少循环水量和循环水泵的能耗、缩小循环管道的管径。

在冷却塔的选择上,设计应提倡采用冷效高、噪声低、飘水率少的省电型冷却塔。配水要均匀,减少壁流和防止堵塞;收水措施有效,以减少水滴损失。一般来说,圆形冷却塔的气流组织比方型要好,不易产生死角。在相同条件下,逆流式冷却塔的冷却效率相对横流式冷却塔要高。通过经济比较后,也可选用无动力的冷却塔。

冷却塔的位置应选择在通风良好、气流通畅、湿热空气回流影响小的建筑物最小频率风向的上风侧;不应布置在热源、废气和烟气排放口附近,如厨房排风等高温气体排放处;不宜布置在高大建筑物中间的狭长地带上。当冷却塔设在地下或用围墙、顶板等遮挡时,宜采用能将高温气流送至远离冷却塔进风处的塔型,并应配合生产厂进行冷却塔气流组织的计算,避免热空气的回流,确保足够的进风面积。同时,冷却塔设置的高度宜靠近冷冻机组,以减少管道的水头损失,达到节能目的。

在冷却塔的布置上,宜保证冷却塔之间的距离,有良好的气流组织条件,避免影响冷却塔的散热效果。冷却塔宜单排布置,当需多排布置时,塔排的间距应保证塔排的同时进风量。单侧进风塔的进风面宜面向夏季主导风向,双侧进风塔的进风面宜平行夏季主导风向。冷却塔进风侧离建筑物的距离宜大于塔进风口高度的2倍。冷却塔的四周除满足通风要求和管道安装位置外,还应留有检修通道,通道净距不宜小于1m。

5 冷却水系统的防冻措施

由于冷却塔供冷主要在过渡季及冬季运行,故在冬季温度较低地区应在冷却水系统中设置防冻设施。我国大部分地区冬季温度都可达0℃以下,室外冷却塔集水盘易结冰,解决的方法是可根据当地室外极端最低温度,在集水盘内设置一定容量的电加热器,电加热器受集水盘内水温控制,另集水盘应采用镀锌钢板或其它金属材料以防冻裂。为了保证能在0℃以下正常进行补水,最好采用电极控制电磁阀进行补水,以免浮球阀受结冰影响而失灵。

气温极低时,集水盘水面溅起的水汽会在进风百叶上结冰。同时,经过冷却塔上部风扇叶片的水汽亦可能会在风扇表面结冰,如果结冰较多就会影响冷却塔运行。解决这个问题,可以将风扇放在水汽通道之外即采用气流鼓吹式取代常用的抽吸式,从根本上避免水汽对风扇的影响。另还可以将冷却塔顶的风扇定期反转,以此把挂在风扇上的冰凌去除;同时反向气流也可把进风百叶上的冰凌去除。

为了保证冷却塔的室外补水管和供、回水管在冬季能正常工作,需要对这些管线保温,一般可采用带温度控制装置的电热线进行伴热,电热线外包不吸水耐热绝热材料(如阻燃型聚苯乙烯等)。

6 工程实例

冷却塔供冷技术特别适用于需全年供冷或建筑有需常年供冷的内区建筑如大型办公建筑内区、大型货商场等或具有高显热需全年供冷且需严格的湿度控制的建筑如计算机房、程控交换机房或需四季供应工业用冷却水的工业厂房等。其在一些风机盘管新风系统应用可使过渡季、冬季免费供冷成为可能。故近年来在国外已有不少应用,在我国也有应用实例。本文对在所做的位于北京的某项目进行简要介绍,阐述该项目冬季冷却塔运行的相关情况。

6.1 项目概况

该项目为中国航天时代电子公司永丰高新技术及军民结合产业基地项目,位于中关村永丰高新技术产业基地。本项目总用地面积为160 501m2,总建筑面积为233 650m2,其中地上建筑面积为208650m2,地下建筑面积为25000m2。

整个基地供热、供冷、供气均设为集中供应,所有站房布置在中心风景区地下区域。整个厂区集中设置制冷站,制冷方式采用电制冷,机组选高效节能型离心机组,机组供应空调及工艺冷水通过厂区冷水管道送至各厂房内。站房位于厂区中心,为全地下形式。

6.2 设计内容

该基地内部分厂房空调系统为洁净空调系统,一年四季均需供冷,另外,工艺所需要的冷却水也需一年四季供应。根据相关专业条件,本站房为洁净空调及工艺冷水的冷源提供3台单台制冷量Q=1 642kW的螺杆式水冷冷水机组,供回水温度为5~10℃,配套选择了3台闭式冷却塔为机组提供冷却水及在冬季时考虑直接为系统供冷,同时选用系统所需的冷却水泵、冷冻水泵、冷却水箱及其它辅助设备。冷却塔设置在1号楼屋面,其余设备均设置在动力站房内。

夏季时按常规空调水系统运行。过渡季节时,由于冷水机组的冷却水进口最低温度不宜低于15.5℃,因此当冷却水进口温度过低时,开启冷却水供回水管之间的旁通阀,控制旁通水量,调节混合比来控制冷却水进口水温,防止水温过低。必要时可以停开冷却塔风机来满足冷却水进水温度过低的要求。

冬季时,当转入冷却塔供冷时,将制冷机组关闭,通过阀门打开旁通,使冷却水直接进入用户末端。系统原理图见图3。

6.3 经济性比较

该项目已经运行两年多的时间,运行状况良好,在冬季时达到了系统节能和降低系统运行费用的目的。系统共3台螺杆冷水机组,电功率N=305kW,相应的冷冻水泵电功率N=45kW,冬季及过渡季时,冷水机组及冷冻水泵均停止运行,按冬季及过渡季运行120d,每天运行8h来计算,每年节省的费用为:(305+45)×8×120×3=1036800元。由此可见,冷却塔冬季供冷在冬季及过渡季运行的节能和经济效应明显。

7 结语

1)以冷却塔代替制冷机供冷,可减少冷冻机运行时间,大大减少了供冷费用;还防止了当冷冻机长期在远离设备设计工况的情况下工作时,因冷却水温度较低(低于15℃)而无法启动的情况,它在我国的推广与应用定能获得良好的效果。

2)冷却塔供冷系统从其可实现的气候区域应定义为冬季冷却塔供冷,系统形式上应充分考虑其经济合理性,使用开式冷却塔加板式换热器并联于冷水机组的供冷系统应作为较经济常用的冷却塔免费供冷方式被推荐使用。

3)尽可能提高冬季内区空调计算供水温度,延长冷却塔供冷的时间,对于办公、商场建筑,当新风独立处理并送至内区供冷时,一般冷却水供水温度可取9℃左右。冷却水温差推荐取2~3℃,尽可能在较高的湿球温度工况点切换至冷却塔供冷这在实际工程中也证明是可行的。

4)建议尽量利用夏季空调水系统中的水泵等设备,这样不但能减少节能设计带来的初投资的增加(确保在2a左右收回),而且对已有建筑利用该技术的节能改造也有很大意义。

5)冷却塔供冷系统所选用的冷水机组对允许的冷却水最低温度要求也是至关重要的问题。

参考文献

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