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1、冷卻塔詳細參數：民用建筑冷卻塔基礎知識

冷卻塔中的散熱關系：

在濕式冷卻塔中，熱水的溫度高，流過水表面的空氣的溫度低，水將熱量傳給空氣，由空氣帶走，散到大氣中去，水向空氣散熱有三種形式：①接觸散熱、②蒸發散熱、③輻射散熱。冷卻塔主要靠前兩種散熱，輻射散熱量很小，可勿略不計。

蒸發散熱原理：

蒸發散熱通過物質交換，即通過水分子不斷擴散到空氣中來完成。水分子有著不同的能量，平均能量有水溫決定，在水表面附近一部分動能大的水分子克服鄰近水分子的吸引力逃出水面而成為水蒸氣，由于能量大的水分子逃離，水面附近的水體能量變小，因此，水溫降低，這就是蒸發散熱，一般認為蒸發的水分子首先在水表面形成一層薄的飽和空氣層，其溫度和水面溫度相同，然后水蒸氣從飽和層向大氣中擴散的快慢取決于飽和層的水蒸氣壓力和大氣的水蒸氣壓力差，即道爾頓（Dolton）定律，可用圖1表示此過程。

冷卻水塔的工作原理：

實際上冷卻水塔工作原理就是上述水蒸發熱質交換的運用，即將熱水噴灑在散熱材表面與通過之移動空氣相接觸，此際熱水與冷空氣之間產生濕熱之熱交換作用，同時部分的熱水被蒸發，也即蒸發水汽中其蒸發潛熱被排放至空氣中，最后經冷卻后的水落入水槽內，然后再回到所需設備利用、循環，具體見圖2。

根據熱力學定律，熱水經過冷卻塔時，放出之熱量相等空氣由入口至出口時所吸收之熱量。

L×（t2-t1）=G×（h2－h1）

L/G=（h2－h1）/（t2-t1）=e/R

其質量之傳遞可以下列公式表示：

G×eg=ka（EI—eg）dv -（1）

eg：空氣總質量熱焓；

k：冷卻塔單位面積之熱慣流率系數

a：常數

EI：在一定水溫時飽和空氣熱焓，cal/kg（BTU/Ib）

冷卻塔有效容積（m3、ft3）：

圖3為冷卻塔冷卻過程曲線圖，上端之曲線為水的運轉線，起始熱水溫度A點至冷水溫度B點為止；下端以斜線C-D為空氣運轉線，C點位置在相當于入風口濕球溫度之熱焓處，水與空氣比（L/G）等于空氣運轉線C-D之斜率，D點表示出風口空氣溫度，斜率C-D之投影長度為冷卻溫度差，F點表示出風口空氣之濕球溫度。

積分值

為冷卻過程中產生之熱傳遞單位數，其值等于圖3中之ABCD四點構成面積，此值等于冷卻塔之特性值，其值隨水與空氣之比率而變化。

kaV/L=（L/G）n×C

kaV/L：冷卻塔特性質；L/G：水/空氣比；C：試驗常數；N：試驗常數；Ka：填料容積；散質系數；V：填料體積；

冷卻塔性能參數：

1.冷卻效能：

部分人有一個錯誤的概念，就是以冷幅作為冷卻水塔效能的標準，并以著來選擇合適的散熱量，其實冷幅是冷卻水塔運作的反映與效能是沒有直接之關系。

熱量是循環系統內所產生的負荷，它的單位為千卡/小時（Kcal/HR）計算公式如下：熱量=循環水流量×冷幅×比熱系數

熱量負荷和冷卻水塔的效能是沒有直接關系，所以無論冷卻水塔的體積大小，當熱量負荷和循環水流量不變而運作下，在理論上冷幅都是固定的。

若一座冷卻水塔能適合以下之條件而運作：

i）出水溫度為32℃及37℃

ii）循環水流量為 200L/S

iii）環境濕球溫度為 27℃

iv）逼近=32-27=5℃

v）冷幅=37-32=5℃

計算其熱量應為3600000Kcal/HR

此冷卻水塔也能適合以下之條件有效地運作：

i）出水溫度為33℃及43℃

ii）循環水流量為 200L/S

iii）環境濕球溫度為 23℃

iv）逼近=33-23=10℃

v）冷幅=43-33=10℃

計算其熱量應為7200000Kcal/HR

從上述舉例可顯示出相同冷卻水塔可在不同熱量下運作，而熱量的差別示極大，所以不能單靠冷幅來衡量冷卻水塔的效能。

前文提及冷卻水塔的散熱量直接受環境濕球溫度影響，而以上兩列因環境濕球溫度有差別，導致逼近不同，所以同一冷卻水塔能在以上兩條件下運作如常，證明冷卻水塔的效能是直接與逼近有密切關系而不能單以冷幅計算。

2.蒸發耗損量

當冷卻回水和空氣接觸而產生作用，把其水溫降時，部分水蒸發會引起冷卻回水之損耗，而其損耗量和入塔空氣的濕球溫度及流量有關，以數學表達式作如下說明：

令：進水溫度為 T1℃，出水溫度為T2℃，濕球溫度為Tw，則

*：R=T1-T2 （℃）--（1）

式中：R：冷卻水的溫度差，對單位水量即是冷卻的熱負荷或制冷量Kcal/h

對式（1）可推論出水蒸發量的估算公式

*：E=（R/600）×100% --（2）

式中：E--當溫度下降R℃時的蒸發量，以總循環水量的百分比表示%，600--考慮了各種散熱因素之后確定之常數。

如：R=37-32=5℃

則E=｛（5×100）/600｝=0.83%總水量

或e=0.167%/1℃，即溫差為1℃時的水蒸發量

*：A=T2-T1 ℃ --（3）

式中：A--逼近度，即出水溫度（T2）逼近濕球溫度的程度℃，按熱交換器設計時冷端溫度差取值的慣例，宜取A≥3℃（CTI推進A≥5 oF即2.78℃）A<不是做不到，而是不合理和不經濟。

3.漂水耗損量

漂水耗損量的大小是和冷卻水塔（是否取用隔水設施），風扇性能（包括風量、風機及風扇葉角度的調整以及它們之間的配合等），水泵的匹配以及水塔的安裝質量等因素有關，通常它的耗損量是很少的，大約在冷卻器水總流量的0.2%以下。

4.放空耗損量

由于冷卻回水不斷的蒸發而令其變化（使水質凝結）這凝結了的冷卻回水能使整個循環系統內產生腐蝕作用及導致藻類生長，所以部分的冷卻回水要定期排出，以便補充更新，而這排出的冷卻回水量，就稱為〖放空量〗。

通常此放空量控制在冷卻回水總量的0.3%或由其所需要水質的優劣而定。

放空量B=E/（N-1）-C

B --放空量（%，L/min）

E --蒸發量（%，L/min）

N --凝結量

C --漂水量（%，L/min）

5.補充量

上述提及的冷卻塔回水耗損量要不斷補充，而補充量的計算如下：

M=E+C+B

M --補充量

E --蒸發耗損量

C --漂水耗損量

B --放空量

假設：蒸發耗損量=0.83%

漂水耗損量=0.1%

放空耗損量=0.25%

補充量=0.83+0.1+0.25=1.18%

來源：互聯網。

2、冷卻塔詳細參數，冷卻塔的選型及應用

冷卻塔性能不足，對空調系統的影響：

以1000RT水冷機組為例，冷卻水流量200L/s，濕球溫度28℃，冷卻塔參數：

冷卻水進水溫度對機組能效比的影響：

系統所節省的費用：

以電價1元/KW/H計算，每天運行16小時；每月30天；每年供冷時間5個月；平均使用系數0.7：

水冷冷卻塔原理：

溫差=進水溫度-出水溫度

5℃=37℃-32℃，6℃ =38℃-32℃。

逼近度=出水溫度–濕球溫度

4℃=32℃-28℃，3℃=32℃-29℃。

冷卻塔散熱量KWh=C×M×△T（C=4180J/kg·℃）

冷卻塔標準冷噸定義：3GPM水在濕球溫度為78℉時，從95℉冷卻到85℉。

1 標準冷噸= 4.395KW

蒸發速度=溫差×0.001×100%，例：Range= 9℉，Evaporation Rate=0.9%。

排污率：排污率= 蒸發率/(COC-1)

COC：濃縮倍率（通常取濃縮倍率為4）

橫流塔漂水率＜0.001%，逆流塔＜0.001%，補水率=蒸發率 排污率 漂水率。

每臺塔都有對應的最低水量和最高水量要求；冷卻塔應針對不同流量，應由不同口徑大；冷卻泵如變頻，請務必考慮冷卻塔最低水量。

冷卻塔結冰常識：

冷卻塔結冰，與采用冷卻塔種類無關。

冷卻塔結冰主要與冷卻水溫和環境溫度有關系；當冷卻水溫出水溫度小于9℃時，已經存在結冰傾向。避免冷卻塔結冰更重要來源于冷卻水系統。

冷卻塔結冰與冷卻塔形式無關！

逆流塔結冰位置：

冷卻塔結冰主要原因分析：

冷水機組制冷量：850RT，溫差：5.3℃，冷凍水流量：518m3/h。

避免結冰主要措施：

盡量保持原有設計水量，冬天不減水量運行；濕球溫度偏離設計值時，優先降載風扇轉速；建筑熱負荷變低時，優先降載風扇轉速；建議冬天運行冷卻塔采用變頻控制為宜。

橫流塔放置結冰措施：

冷卻水系統設計先決條件：

A.冷卻水出水溫度≥9℃；

B.散熱變小時，應優先降低風扇的轉速；

冷卻塔改善措施：

A.選擇兼顧冬天極端天氣和正常天氣的合理噴嘴大??；

B.底部水盤增加電加熱器和控制器；

C.在進風百葉處可添加電棒熱帶。

冷卻塔選型：

1）冷卻水進出口溫度；

2）濕球溫度；

3）冷卻水流量或散熱量。

冷卻塔要求的水量可按以下公式計算：

qm,w=0.86QC/Δt=0.86kQe/Δt

qm,w：冷卻塔水量（t/h）；

Qc：冷凝器負荷（KW）；

Qe：蒸發器負荷（KW）；

Δt：冷卻水進出口溫差（℃），壓縮式制冷機Δt=5℃，吸收式制冷機Δt=6℃；

K：考慮制冷機功耗的熱量系數，對壓縮式制冷機，K=1.25~1.3。

冷卻塔容量變化不同濕球溫度下：

冷卻塔布置：

基本原則：

盡量將冷卻塔布置于開闊區域，避免把冷卻塔放置在建筑物的新風口或是人群密集處。

避免把冷卻塔放置在白霧會造成不良后果的地方，如有大面積玻璃的場所，高速公路等。

避免熱風回流，冷卻塔出口要等于或高于臨近建筑物，墻壁等，布置方向上應考慮季風影響。

確保冷卻塔進風口有足夠的新風，保證冷卻塔性能。

確保冷卻塔周圍有足夠的布管和檢修空間。

對于室內安裝，應用使用離心式風扇的產品。

針對不同的工地情況，冷卻塔該怎么布置？

1.冷卻塔單面靠墻

要求：

出風口完全開放，比周邊墻高或與墻等高；

如果冷卻塔單面進風則應將進風面面對開放區域；

如果進風口面對墻壁，則與墻壁的間距應該滿足。

單面靠墻，進風面與墻的距離d的要求：

2.井式安裝

要求：

水塔的出口完全開放,并應高于或等高于相鄰的墻；

水塔應該安裝在空地中央；

保證進風面與墻之間留有足夠的距離，下降風速應該小于2m/s。

3.冷卻塔周圍有百葉墻

要求：

百葉墻必須有50%以上的通風面積，通過百葉墻的風速應該小于3m/s；

水塔應該安裝在空地中央；

水塔進風口和百葉墻之間的距離至少為1m。

布置二：僅限于單臺或兩聯臺的應用，百葉有效面積從進風口向外開始算起。

4.冷卻塔室內安裝

布置要求：

如果設備會擺放在室內或地下室，應該選擇離心風扇鼓風式冷卻塔。

進風-四周的墻壁應該為百葉或開孔墻壁，或使用風管把室外的新鮮空氣引入到冷卻塔進風口。

排風–可外接風管，選型時要考慮ESP。

風管及風速的要求：

進風風管內的風速不應大于4m/s的速度，排風風管內的風速不應大于5m/s。過大的風速會增加外部靜壓損失。

單臺設備應該作為一個獨立的系統來接進風和排風風管，所有風管應該保持相同尺寸來保證每臺風扇所需克服的外部靜壓相同。

進風和排風風管都需要配有檢修門。

應盡量避免在進風和排風口使用彎頭。如果必須要使用彎頭，請參考以上圖片，彎頭的高度應該遵循2/3原則。

5.多臺安裝

要求：

連接布置的冷卻塔數不超過4臺；

并排的多塔連接之間距離需要保持一個水塔的長度L；

進風面相對，其間距M的最小值應滿足算式：M=2d 連臺臺數×0.3m。

錯誤：進風面離實體墻距離太近。

建議：增加進風面離墻距離，實體墻改為百葉墻。

冷卻塔噪音控制：

噪音敏感區域：酒店/裙樓屋頂/學校/圖書館/居民區。

噪音不敏感區域的應用：機場、工廠、高樓屋頂。

關于聲音：

聲音的感知：

2倍的分貝值≠2倍的聲音大??；

每10分貝的差值相當于聲音增強1倍 或減小1半。

GB22337-2008《社會生活環境噪聲排放標準》：

降低噪音的幾種方法：

（一）改變冷卻塔的放置位置和方向

利用建筑物或其他遮擋物，可降低10到15dB(A)；

中間有建筑物/樹林擋住，冷卻塔安裝在室內，消聲墻/百葉/格柵；

將冷卻塔的背面（非進風面）面向噪音敏感區域，可最多降低10 dB(A)。

（二）選擇較大的冷卻塔

選擇偏大的冷卻塔并減少風機轉速-可減少大約2~3dBA。

（三）雙速馬達，雙馬達及變頻馬達驅動

特別適合于不同負荷的調節，如夜間時，負荷減少，同時對噪音的要求更高。

（四）加裝消音器

（五）低噪音風扇

可降低噪音 4~10dB，熱力性能損失：-3%。

（六）超低噪音風扇

可降低噪音9~22dBA，熱力性能損失：3%~5%。

（七）選用離心風扇V系列逆流塔

軸流風機和離心風機冷卻塔：相同冷量下，離心風機冷卻塔的噪音小于軸流風機冷卻塔。

附：聲音的疊加

冷卻塔白霧：

白霧是怎樣形成的？

冷卻塔排出的濕熱空氣在和大氣混合的過程中，被冷卻至露點溫度以下，空氣所含的水蒸氣冷凝形成成白霧。

為什么需要防白霧？

1、安全：白霧影響可見度，特別是在對可見度敏感的地方，如機場、公路。

2、美觀/對鄰近建筑或居民的影響：雖然白霧本質是水蒸氣冷凝而成，但容易被公眾誤解為著火煙霧。

影響周圍居民或酒店入住者的生活。

影響鄰近土地的使用，對不動產價值產生負面影響。

白霧形成的理論分析：

防白霧的方法：

方法1：加熱出口空氣

理論：

將出風口空氣狀態從B點加熱 到B’點，使混合線落在非飽和區。

熱源：冷卻塔本身熱水；外部熱源，如熱水熱氣。

優點：防白霧效果比較明顯。

缺點：初投資高；需要提供外部熱源，消耗能源；出風口背壓增大，并不對所有塔形適用，要逐一案例做分析設計；加熱翅片管結垢難于清洗，影響換熱效率和冷卻塔性能。

可以減少白霧，節約用水；

閉式塔，與開式塔相比，可以保證水質干凈；初投資高。

方法2：干濕填料結合

防白霧運行時，間隔擋住部分填料，形成干式填料。

通過干濕填料的空氣混合后排出塔外。

點1：大氣狀態點；

線1-2：穿越濕式填料空氣狀態；

線1-3：穿越干式填料空氣狀態；

線2-3：穿越干、濕填料的空氣混合線；

點(4)：干濕空氣混合后的狀態點；

線 4-1：排氣與大氣的混合線。

優點：

無需外部熱源缺點：

1、增加初投資；

2、干濕空氣不能充分混合，除白霧效率低；

3、冷卻塔體積增大；

4、增加維護工作，防白霧運行時要人工去遮擋干式填料和堵噴嘴。

5、冷卻水易飛濺至干式填料，冬季運行容易造成結冰。

方法3：增大冷卻塔

理論：放大冷卻塔，增加冷卻塔進氣量。

使出風口空氣狀態從B點變為B’點，從而使混合線落在非飽和區。

應用：放大冷卻塔，使用變頻調節空氣流量，以適用于不同的熱負荷。

優點：

安裝運行維護簡便；不需要額外熱源，不需要增加額外維護；在不需防白霧的時候，可以降低冷卻塔噪音。

缺點：增加初投資；冷卻塔體積變大。

防白霧分析及白霧曲線：

關注點：

1、白霧的產生與大氣狀態有關，大氣溫度越低，濕度越大，越容易產生白霧。

2、找出一年中最容易產生白霧的環境空氣狀態。

3、找出出現這種天氣的幾率（天數）。

4、可以被接受的標準。

白霧曲線：產生白霧的臨界空氣狀態點的集合；

當環境狀態落在飽和曲線和白霧曲線之間，則會產生白霧；

當環境狀態落在白霧曲線下方，則可防止白霧的產生。環境狀態點白霧曲線越遠，則越能有效的防止白霧的產生。

防止白霧的產生，沒有完美的方法，所有的防白霧方法都會增加初投資，有些方法還會影響冷卻塔熱力性能。

但在某些對白霧敏感的場所，采取適當的防白霧措施是必要的。需要因地制宜，根據不同的應用選取適當的方法。

綜合比較上述三種防白霧措施，放大塔型是最經濟有效的，也是最推薦的方法。

本文來源于互聯網，暖通南社整理編輯。

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