機械通風冷卻塔與無風機冷卻塔分析報告

1、word 專業(yè)資料郴州項目中央空調(diào)無風機冷卻塔與機械通風冷卻塔從初投資成本和性能及后期運行維護成本分析湖南美世界物業(yè)管理有限公司 暖通工程師：吳超彪目錄1結(jié)構(gòu)方式與冷卻原理 . - 3 -1.1無風機冷卻塔 . - 3 -1.2機械通風冷卻塔 . - 3 -2環(huán)境適應性評價 . - 4 -3熱力性能評價 . - 5 -4噪音評價 . - 6 -5耗水量分析 . - 7 -6控制方式與節(jié)能途徑 . - 8 -6.1無風機冷卻塔 . - 8 -6.2機械通風冷卻塔 . - 8 -7綜合運行能耗分析 . - 9 -7.1機械通風冷卻塔配套風機電機的功率確定 . - 9 -7.2兩種塔進水壓力比較 .

2、-. 10 -7.3水泵及其電機能耗 .-. 10 -7.4綜合能耗比較 .-. 11 -word 專業(yè)資料7.5小結(jié) . -.12 -8綜合維護評價 .-. 12 -9占地面積評價 .-. 12 -10成本和市場占有率評價 .-. 13 -11結(jié)論 . -.14 -word 專業(yè)資料機械通風冷卻塔與無風機冷卻塔分析報告1結(jié)構(gòu)方式與冷卻原理1.1無風機冷卻塔無風機塔利用特殊結(jié)構(gòu)的噴嘴和擴散器， 將循環(huán)冷卻水噴射成為細微的水滴 （水滴的粒 徑幾乎小于50um） ，這些水滴與吸熱上升的空氣接觸時，增加了接觸面積，在混合過程中 發(fā)生動能轉(zhuǎn)化， 從而能有效的進行換熱， 冷卻水落至填料層后與進入塔內(nèi)的空

3、氣進行二次熱 交換來完成冷卻水散熱量的要求。存在問題：A、 因為塔內(nèi)的空氣是自然流動， 流動速度比較低， 塔內(nèi)濕熱空氣殘留較多導致濕球溫 比外界自然環(huán)境高，熱力性能變化較大，得不到強制保證。B、 單位體積的散熱能力較差， 因此無風機冷卻塔的內(nèi)部須填料體積較大， 塔體大。 以 流量 100T/h的塔為例，無風機塔的體積就是機械抽風塔的 1.6-2.0 倍。1.2機械通風冷卻塔機械通風冷卻塔空氣的流動是依靠風機的轉(zhuǎn)動來驅(qū)動的， 流動速度大， 空氣的流量也較 大，不易使塔內(nèi)外的濕球溫度發(fā)生變化； 進出風口面積的不一樣， 進出風口的風速也不一樣， 形成塔內(nèi)外有明顯的壓差， 對誘導冷卻水的蒸發(fā)形成有利前

4、提條件； 單位體積的散熱效率高， 填料的體積也會比無風機冷卻塔小的多，設備整體體積小、占地面積小。重力式散水設計， 水膜分布均勻， 距離大， 不易阻塞結(jié)垢； 重力自然落下之散水系統(tǒng)， 壓力低， 水流速度緩慢， 散水均勻，無水滴聲，增加水流在散熱片的停留時間，熱交換效果非常好。機械通風冷卻塔現(xiàn)是目前市場主導設計、使用方向。word 專業(yè)資料2環(huán)境適應性評價環(huán)境適應性指的是冷卻塔可以根據(jù)氣候條件、系統(tǒng)運行負荷變化來調(diào)節(jié)自己運行方式的能力和條件。表 1環(huán)境適應性比較無風機冷卻塔機械通風方形橫流冷卻塔無風機塔中空氣是依靠熱氣流來提升，交換的是潛熱，這就對空氣的濕度有要求。機械通風冷卻塔在環(huán)境濕球溫度變

5、化環(huán)境如果外界狀況稍微偏離設計狀況（例如：外或空調(diào)機組負荷變化時，可以通過對電機功溫度界濕球溫度變高，外界的風速），無風機塔率或風機轉(zhuǎn)速、風機葉輪角度的調(diào)節(jié)，來滿的額定自我調(diào)節(jié)能力就會變差，其熱力性能足工況變化要求，適應性非常強。會迅速受到影響。采用重力自然池式布水，配水池水平，無風機塔利用利用特殊結(jié)構(gòu)的噴嘴來孔口光滑，積水深度為 200mm。選用口徑產(chǎn)生細微水滴，這對于水質(zhì)要求特別高，由較大的橫流塔專門布水噴頭，低水壓設計運行于一部分水滴的蒸發(fā)會使循環(huán)冷卻水中的（20mmH2O），其優(yōu)點是防止堵塞、布水水質(zhì)礦物質(zhì)和其他雜質(zhì)留下來，這些物質(zhì)極易堵均勻，另外播水盆上加設盆蓋，有效地防止塞很微小的

6、噴嘴孔徑。維護成本高。雜物進入冷卻水系統(tǒng)造成水污染，有效避免頻繁清洗布水盤的麻煩。由表 1 對比分析可知，機械通風冷卻塔的環(huán)境適應性明顯要強于無風機冷卻塔。word 專業(yè)資料3熱力性能評價冷卻塔的熱力性能是中央空調(diào)系統(tǒng)效果的保證，冷卻塔的熱力性能取決于出風量、進風量、濕球溫度、換熱面積等因素，現(xiàn)就這些因素比較如下：冷卻塔的熱力性能影響因素表 2環(huán)境適應性比較影響冷效的因素無風機冷卻塔機械抽風式冷卻塔進風量因多（3 臺時）臺拚裝，進風面只有原 來的67% ,風量實際運行中只有原設計的 67%機械橫流塔不會因拚裝影響進風 面積。出風量由外部自然環(huán)境決定出風量，而且無法調(diào)節(jié)，實際出風量w設計出風量由

7、電機驅(qū)動，強制出風，改變風 葉角度，可滿足不同工況。 實際出風量設計出風量出風口風速W3.5m/s，低于夏季平均風機械抽風時，出風口風速出風回流速，因此受外界影響，存在出風回流的7-8m/s，出風高，迅速擴散不存效率隱患在回流。濕球溫度受進風、出風、回流方面的影響，塔內(nèi) 濕球溫度高于外界自然環(huán)境， 填料散熱 進一步困難，風吸收水烝汽能力變差。 塔內(nèi)濕球溫度自然濕球溫度塔內(nèi)外壓差較大，塔內(nèi)冷卻水蒸 發(fā)條件相對較好。塔內(nèi)濕球溫度w自然濕球溫度水流場空間因高速向上噴射，帶動空氣流動，需要設備空間較大，體積較機力塔大40%水直接經(jīng)過噴頭進入填料換熱，設備體積較小只有無風機的 60%word 專業(yè)資料可

8、調(diào)節(jié)性無法調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)性能衰減趨勢實際性能是設計性能的50-100%實際性能是設計性能的95-100%風險評估有嚴重的熱力性能隱患無熱力性能隱患由表 2 可以看出，無風機冷卻塔的熱力性能完全受外界因素影響，熱力性能較難 保證達到設計額定性能；而機械抽風式則完全可以避免這些不利因素而保證系統(tǒng)出力。4噪音評價無風機冷卻塔素以“無能耗、無噪音”做為自身特點，但其高壓噴射的水聲卻是較大的，同時顆粒水經(jīng) 2-3 米高回落到填料的沖擊聲及填料到集水盆的3 米滴水聲卻相當大。比較機械抽風其優(yōu)勢也不是非常明顯。小系統(tǒng)實測噪音值基本相當，大系統(tǒng)也只不超過 5dB(A)的差距，而且在冷卻塔擺放位置稍作調(diào)整即可回避

9、噪音問題。表 3 兩種型式冷卻塔噪音比較噪音項目無風機冷卻塔機械通風冷卻塔噪音源1、經(jīng)填料落人水盤的水滴聲；2、 噴口水高速噴射噪聲1、 風機轉(zhuǎn)動時發(fā)出的風切聲；2、馬達運轉(zhuǎn)的電磁噪聲噪音種類高頻噪音為主低頻噪音為主噪音測試標準點 D 噪音值：55dB(A)D=6.0m 處噪聲值：57.5 dB(A)標準點 D 噪音值：60dB(A)降噪方式1、 在無風機冷卻塔水盤屮裝冋效消音毯；2、 增加消音設施；1、 選擇低噪音馬達；2、 增加消音設施；word 專業(yè)資料3、增加隔音設施。3、 增加隔音設施；4、 增加消音風筒。調(diào)節(jié)方式無法調(diào)節(jié)1、 可根據(jù)負荷要求調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn) 速降低噪音；2、 可安裝變頻控

10、制柜， 變頻調(diào)節(jié) 電機轉(zhuǎn)速。由表兩種型式的冷卻塔噪音比較可知，無風機冷卻塔引以“自豪”的是噪音低，但是水從噴頭高速射出，由于出口處速度非?？?， 也會發(fā)出巨大的噴射噪聲， 只是這個噪音相對于 機械通風冷卻塔風機來說較小而已。無風機塔采用自然出風， 所以其進風設計口設計的比較大，填料到底盤高度比機械通風風機塔要高得多，落水聲比機械通風塔大； 而且無風機冷卻塔無法從負荷大小調(diào)節(jié)噪音大小。所以從噪聲角度來比較很難確切定性。5耗水量分析現(xiàn)舉例說明兩種型式冷卻塔的性能比較，如下:表 4 兩種型式冷卻塔耗水量比較無風機冷卻塔（16500T）機械通風方形橫流冷卻塔（300T）漂漂水損失：漂水損失：水0.1%

11、x 16500 x 12 x 30 x 6=35640m3/a0.001%x 16500 x 12 x 30量x6=356.4m3/a水一般須設計補水池。無須設計補水池。word 專業(yè)資料池注：1）、表中冷卻塔按每天 12 小時，每月運行 30 天計算的全年 6 個月耗水量；2 ）、從二種冷卻塔耗水量比較可知，機械通風方形橫流冷卻塔全年節(jié)約水量35283.6噸。3 ）、無風機塔一般設計有專用的補水水池，浪費占地面積和增加施工難度。機械抽風 則無須設置。6控制方式與節(jié)能途徑6.1 無風機冷卻塔無風機冷卻塔的控制主要體現(xiàn)在水泵的控制方面。如果可以通過在出水管路上設置傳感器控制水泵的轉(zhuǎn)速，從而控制進

12、入冷卻塔的水流量。流量調(diào)整的同時，冷卻水泵的揚程同樣也被調(diào)整，影響噴口水流速，從而導致散熱性能急劇降低。因此局限性較大。6.2 機械通風冷卻塔6.2.1雙速恒溫自動控制冷卻塔作為制冷空調(diào)系統(tǒng)的重要部分，在設計時通常按照“最不利工況”進行產(chǎn)品選型，在“非最不利工況”（如部分負荷狀態(tài)下）與過渡季節(jié)，如果對冷卻塔的風機進行有效的控 制，就可以達到顯著的節(jié)能目的。因此，如果采用機械通風冷卻塔時可配置“冷卻塔雙速恒溫自動控制”系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制過程不須人工干預，完全處于自動狀態(tài)，其特點如下：軸流風機風量的變化與風機轉(zhuǎn)速的變化成正比，當風機轉(zhuǎn)速降低為標準轉(zhuǎn)速的一半時，風機的風量也是標準風量的一半，而同時其功

13、耗只有標準功耗的八分之一。可見，采用雙速電機省電是非常明顯的。另外，在低速運轉(zhuǎn)下，比高速運轉(zhuǎn)時降低噪音約 5 dB(A)，若處于自動停機的工作狀態(tài)，其噪音還可比低速運行時降低約3 dB(A)，可降word 專業(yè)資料低冷卻塔運行噪音。622溫度調(diào)節(jié)控制當環(huán)境的濕球溫度降低時， 冷卻塔的冷卻能力增加， 出水溫度降低，在出水溫度管路上 加設溫度傳感器，感知水溫變化從而調(diào)節(jié)風機的運轉(zhuǎn)方式： 改變運轉(zhuǎn)速度；控制風機的運轉(zhuǎn) 臺數(shù)或者控制風機的起停，達到節(jié)能的目的。7綜合運行能耗分析7.1 機械通風冷卻塔配套風機電機的功率確定機械通風冷卻塔風機電機功率參考“中小型玻璃纖維增強塑料冷卻塔”GB7190.1-1

14、997中 C 型塔At=5C的工況選定，根據(jù)其規(guī)定，實測耗電比不大于0.04kW(m3/h)，為了便于對照設計計算，還參考了一些廠家的配套功率，具體工程應以具體產(chǎn)品樣本進行校核。以下分析案例為 300 噸機械通風冷卻塔配套風機電機的額定功率及風機耗能，見表4。表 5 機械通風塔配套風機電機的額定功率冷卻水流量(m3/h)300電機功率(kW)7.5風機能耗(kW)6.522注：通常風機選用時應考慮功率儲備系數(shù)，其值宜取 1.10-1.15 之間。折算掉儲備系數(shù)后即為風能消耗，計算時小于 20kW 的電機其儲備按 1.15 折算，大于 20kW 的電機其儲備系 數(shù)按 1.10 折算。word 專

15、業(yè)資料7.2 兩種塔進水壓力比較無風機冷卻塔進塔壓力參考某品牌冷卻塔比較機械通風冷卻塔，具體情況見表5.表 6 兩種冷卻塔進水壓力比較無風機冷卻塔機械通風冷卻塔冷卻水流量（m3/h）300300進塔壓力（m）154.6水壓差（kW）10.47.3 水泵及其電機能耗水泵的揚程=空調(diào)機組水頭損失+布水器所需水頭（或塔體揚程）+管道水頭損失，并假定冷卻塔的進出水管均從塔的底部接入，其中空調(diào)機組局部阻力按8 mH2O 計算，管道阻力按 5 mH2O 計算。要得到水泵的能耗，必須先計算出泵的軸功率，并考查傳動效率、 電動機的效率。文中以 KQW 型泵的參數(shù)進行論述，該型泵采用電機直接連接，機泵軸完全 同

16、心，傳動效率高，計算泵的能耗時該項忽略不計；電動機的效率以其額定工況的效率進行計算。其流量、揚程、電機功率電機效率、泵的軸功率，泵的能耗等數(shù)據(jù)見表6。表 7 兩種冷卻塔配套水泵能耗LFC-300 配套水泵YHA-300 配套水泵水泵型號KQW200/250-30/4(Z)KQW200/315-45/4(Z)word 專業(yè)資料流量(m3/h)300300word 專業(yè)資料揚程（m）3220功率（kW）4530軸功率（kW）31.2220.14電機效率（）92.392.2能耗（kW）33.82421.8447.4 綜合能耗比較根據(jù)表 5 中機械通風冷卻塔配套風機電機的風機耗能和表7 中機械通風冷卻

17、塔配套水泵及無風機冷卻塔配套水泵能耗數(shù)據(jù)，得出機械通風冷卻塔和無風機冷卻塔綜合能耗，具體內(nèi)容詳見表 7。表 8 兩種冷卻塔的綜合能耗無風機冷卻塔機械通風冷卻塔冷卻水量（m3/h）300*55=16500300*55=16500水泵能耗（kW）33.824*55=186021.844*55=1201風機能耗（kW）06.522*55=359塔總能耗（kW）(33.824+0 )*55=1860(21.844+6.522)*55=1560能耗差（kW）1560-1860 = -300節(jié)能效率（）-300/1560 = -19.23%由表 8 兩種冷卻塔的綜合能耗分析可知，冷卻水量為16500T/h

18、 的無風機冷卻塔較機械通風冷卻塔節(jié)能效率為負值（-19%），反而不節(jié)能。7.5能耗小結(jié)word 專業(yè)資料（1 ）如果把機械通風冷卻塔系統(tǒng)改造成無風機冷卻塔，其原有的循環(huán)水泵既使考慮選泵 時形成的壓力富余，基本上不能滿足無風機冷卻塔需增加的能量要求。（2 ） 兩種塔型的綜合能耗，無風機冷卻塔的需增能耗值不能采用兩種塔型的進塔水壓差 折算，必須通過比較兩種系統(tǒng)的水泵能耗及機械通風冷卻塔的風機能耗才能確定。（3 ） 分析可知，采用無風機冷卻塔反而不節(jié)能。8 設備維護評價無風機流力塔為使水噴為霧狀，其噴頭開孔非常小（口徑 3 mm -5mm ），噴頭對水質(zhì) 要求甚高，稍有雜質(zhì)、泥污等其它東西進入冷卻水

19、管，即可堵塞噴頭，因其銅質(zhì)材料，其成 本較高，維修幾率大，同時因其逆流式結(jié)構(gòu)，維修難度較大 。因為冷卻塔是開式循環(huán) ,實際 上也是一個空氣濾塵器， 其循環(huán)水的水質(zhì)很差，存在大量雜物，噴頭開孔過小，很容易被堵 塞，而清理堵塞的噴頭時又必須停機并拆開塔， 清理工作是相當麻煩的。 所以無風機流力塔 可維護性較差。而機械通風橫流塔開機時均可走到塔內(nèi)進行維護，機械使用壽命長，維護簡單。9 占地面積評價如一臺 600 的無風機塔須要占地面積： 4.8m*10.8m=51.84m2 ，如總系統(tǒng)須 30 臺合 計 18000m3/h的冷卻塔時，占地面積為： 51.84m2*30 臺 =1555.2m2 的占地

20、盡面積，如 考慮現(xiàn)場條件，分成風組擺放時，為預留進風距離和走道，占地更須擴大一倍。如一臺 600 的機械抽風冷卻塔占地面積為： 4.6m*6m=27.6 m2 ，同樣總量為 30 臺合計 18000m/h的冷卻塔時，占地面積為： 27.6m2*30=828 m2，只相當于無風機塔的占地面積的 53%，而節(jié)省了 727.7 m2 的面積。表 9 占地面積的對比word 專業(yè)資料項目名稱(16500m3/h)無風機冷卻塔機械抽風冷卻塔冷卻塔占地面積1555.2 m2828 m2由表 9 兩種冷卻塔的占地面積相比，無風機冷卻塔占地凈面積比較機械抽風大一倍, 在樓宇施工成本和經(jīng)濟效益上均要差一些。10

21、 成本和市場占有率評價無風機塔因單位體積散熱效率較差，須增加較大設備體積， 因此成本比機械抽風式強制排風的冷卻塔成本高 40%以上。在冷卻塔行業(yè)中，技術(shù)領先的一線品牌企業(yè) （包括歐美地區(qū)） 都放棄了無風機冷卻塔類 型產(chǎn)品，均不生產(chǎn)此類無風機冷卻塔?，F(xiàn)階段即使有生產(chǎn)此類無風機產(chǎn)品的企業(yè)，其無風機產(chǎn)品也只占的極少銷售量，約在行業(yè)中占有率W1%。10 成本對比和市場占有率對比分析名稱(16500m3/h)無風機冷卻塔機械抽風冷卻塔冷卻塔購買成本7,000,000 元左右4,200,000 元左右市場占率99%從表 10 可以看出，無風機冷卻塔生產(chǎn)購買成本高出較多，同時在行業(yè)的占有率較小, 只是一些個別的用戶仍在設計、生產(chǎn)和銷售此類型設備。11 結(jié)論無風機塔早在上世紀七十年代已出現(xiàn)，不是什么新產(chǎn)品，由于許多技術(shù)原因（冷效差、 耗能多、占地大、成本高等）現(xiàn)已被放棄；縱觀全國冷卻塔行業(yè)，只有個別品牌在個別市場 領域憑借行業(yè)資源占有一席之地以外，其它市場無風機冷卻塔逐漸淡出市場。word 專業(yè)資料無風機產(chǎn)品為何在技術(shù)、 結(jié)構(gòu)、 能耗、水損失等方面存在弊端，為何在業(yè)主使用過程中 反應良莠不齊呢？原因有三： 第一， 在項目設計初期計制