冷卻塔及冷卻系統(tǒng)設(shè)計

1、10.1冷卻塔分類及特點通風(fēng)方式名稱特點備注自然通風(fēng)逆流濕式冷卻塔熱水由管道通過豎管（豎井）送入熱水分配系統(tǒng)。然后通過噴濺設(shè)備，將水灑到填料上；經(jīng)填料后成雨狀落入蓄水池，冷卻后的水抽走重新使用。塔筒底部為進(jìn)風(fēng)口，用人字柱或交叉柱支承。在塔內(nèi)外空氣密度差的作用下，塔外空氣從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)人塔體，穿過填料下的雨 區(qū)，和熱水流動成相反方向流過填料，受熱后通過收水器回收空氣中的水滴后，再從塔筒出口排出電力部門使用最多，這種塔型的通風(fēng)筒常采用雙曲線形，用鋼筋混凝土澆制，俗稱雙曲線塔橫流濕式冷卻塔填料設(shè)置在塔筒外，熱水通過上水管，流入配水池，池底設(shè)布水孔.下連噴嘴，將熱水灑到填料上冷卻后，進(jìn)入塔底水池，抽走重復(fù)

2、使用。空氣從進(jìn)風(fēng)口水平方向穿過填料，與水流方向正交，故稱橫流式。空氣出填料后.通過收水器.從塔筒出口排出機(jī)械通風(fēng)逆流濕式冷卻塔機(jī)械通風(fēng)逆流濕式冷卻塔有方形和圓形兩種。熱水通過上水管進(jìn)入冷卻塔，通過配水系統(tǒng)，使熱水沿塔平面成網(wǎng)狀均勻分布，然后通過噴嘴，將熱水灑到填料上，穿過填料，成雨狀通過空氣分配區(qū)，落入塔底水池，變成冷卻后的水待重復(fù)使用?？諝鈴倪M(jìn)風(fēng)口進(jìn)入塔內(nèi)，穿過填料下的雨區(qū)，與熱水成相反方向（逆流> 穿過填料，通過收水器、抽風(fēng)機(jī)，從風(fēng)筒排出機(jī)械通風(fēng)逆流濕式冷卻塔分鼓風(fēng)式和抽風(fēng)式兩種。鼓風(fēng)式塔從塔底部進(jìn)風(fēng)口用風(fēng)機(jī)向塔內(nèi)鼓風(fēng)，現(xiàn)使用不多橫流濕式冷卻塔橫流濕式冷卻塔的主要原理和自然通風(fēng)橫流式

3、冷卻塔一樣，只是用風(fēng)機(jī)來通風(fēng)。配水用盤式，盤底打孔，裝噴嘴將熱水灑向填料，然后流入底部水池多風(fēng)機(jī)濕式 冷卻塔多風(fēng)機(jī)冷卻塔即一座塔上安裝多臺風(fēng)機(jī)，分橫流式冷卻塔和逆流式，其原理與單風(fēng)機(jī)塔相同干式冷卻塔 (密閉式冷卻 塔）熱水在散熱翅管內(nèi)流動，靠與管外空氣的溫差，形成接觸傳熱而冷卻。特點是：沒有水的蒸發(fā)損失，也無風(fēng)吹和排污損失，所以干式冷卻塔（密閉式冷卻塔）適合于缺水地區(qū)。水的冷卻靠接觸傳熱，冷卻極限為空氣的干球溫度，效率低，冷卻水溫高需要大量的金屬管（鋼管、鋁管或銅管），因此造價比間容量濕式塔貴得多干濕式冷卻 塔（密閉式冷 卻塔）冷卻水在密閉盤管中進(jìn)行冷卻，管外循環(huán)水蒸發(fā)冷卻對盤管間接換熱。另有

4、一種是干部在上，濕部在下，采用這種塔的目的，是為了消除從塔出口排出的飽和空氣的凝結(jié)需要大量的金屬管（鋼管、鋁管或銅管），因此造價比同容量濕式塔貴46倍2.空調(diào)制冷常用的冷卻塔冷卻塔的類型很多，表26. 10-2匯集了空調(diào)制冷常用的冷卻塔類型。通常，在民用建筑和小型工業(yè)建筑空調(diào)制冷中，宜采用濕式冷卻塔，但在冷卻水水質(zhì)要求很髙的場所或缺水地區(qū)，則宜采用干式冷卻塔?？照{(diào)制冷常用的冷卻塔分類表分類形式結(jié)構(gòu)特點性能特點適用范圍濕式機(jī)械通風(fēng)型逆流式（圓形、方形）（抽風(fēng)式、鼓風(fēng)式）（圖 26. 10 1）普通型1. 空氣與水逆向流動，進(jìn)出風(fēng)口高差較大：2. 圓形塔比方形塔氣流組織好；適合單獨布置、 整體吊裝

5、，大塔可現(xiàn)場拆裝；塔稍高，濕熱空氣回流影響小；3. 方形塔占地較少，適合多臺組合，可現(xiàn)場組裝；4-當(dāng)循環(huán)水對風(fēng)機(jī)的侵蝕性較強時，可采用鼓風(fēng)式1. 逆流式冷效優(yōu)于其他形式；實現(xiàn)較高的供回 水溫差；2. 噪聲較大；3. 空氣阻力較大；4. 檢修空間小，維護(hù) 困難;5. 噴嘴阻力大，水泵揚 程尚； 6. 造價較低；7. 占地面積較橫流塔少1.對環(huán)境噪聲要求不太高的場所；2. 溫差要求在10以上的建筑低噪聲型（阻燃型）1.冷卻塔采用降低噪聲的結(jié)構(gòu)措施；2.阻燃型系在玻璃鋼中摻加阻燃劑1.噪聲值比普通型低4 8db(A)；2.空氣阻力較大；3.檢修空間小，維護(hù)困難;4.噴嘴阻力大，水泵揚程高；5-阻燃型

6、有自熄作用，氧指數(shù)不低于28，造價比普通型貴10%左右1.對環(huán)境噪聲有一定要求的場所；2.阻燃型對防火有一定要求的超低噪型 (阻燃型1.在低噪聲型基礎(chǔ)上增強減噪措施；2.阻燃型系在玻璃鋼中摻加阻燃劑1-噪聲比低噪聲型低35dB (A)；2.空氣阻力較大；3.檢修空間小，維護(hù)閑難：4.噴嘴阻力大，水泵揚程高；5.阻燃型自熄作用氧指數(shù)不低于28，造價比低噪聲型貴30%左右1.對環(huán)境噪聲有較嚴(yán)格要求的 場所；2.阻燃型對防火有一定要求的 建筑橫流式（抽風(fēng) 式）（圖 26. 10-2)普通型 低噪聲1.空氣沿水平方向流動,冷卻水流垂直于空氣流向；2.與逆流式相比，進(jìn)出風(fēng)口高差小,塔稍矮；3.維修方便；

7、4.長方形,可多臺組裝，運輸方便；5.占地面積較大1.冷效比逆流式差，回流空氣影響稍大；2.有檢修通道，日常檢查、清理、維修更便利；3.布水阻力小，水泵所需揚程低，能耗??；4.進(jìn)風(fēng)風(fēng)速低、阻力小、 塔高小、噪聲較同水量逆流塔低1.建筑立面和布置有要求的場所；2.適用于溫差要求在10以內(nèi)、 噪聲控制要求較嚴(yán)的場所引射式橫流式（圖 26. 10-3)無風(fēng)機(jī)型1.高速噴水引射空氣進(jìn)行換熱2.取消風(fēng)機(jī)，設(shè)備尺寸較大1.噪聲、振動較低，省水.故障少；2.水泵揚程高，能耗大；3.噴嘴易堵，對水質(zhì)要 求高；4.造價高對環(huán)境噪聲要求 較嚴(yán)的場所干濕式機(jī)械通風(fēng)盤密閉式（圖 26.10-4)蒸發(fā)型冷卻水在密閉盤管

8、中進(jìn)行冷卻，管外循環(huán)水蒸發(fā)冷卻對盤管間接換熱1.冷卻水全封閉，不易 被污染；2.盤管水阻大，冷卻水 泵揚程高、電耗大，為逆流塔的4.55. 5倍；3.重量重，占地大；4.盤管內(nèi)宜采用經(jīng)特殊 處埋的潔凈水要求冷卻水很干凈的場所，如小型 水環(huán)熱泵 10.4 冷卻塔的噪聲控制下列綜合措施能有效地降低噪聲對環(huán)境的影響：(1)在冷卻塔布置時，盡量遠(yuǎn)離辦公樓和居民住戶窗口。冷卻塔噪聲的傳播，與距離的增加成平方反比規(guī)律自然衰減。(2)采用闊葉大弦長型風(fēng)機(jī)葉片，風(fēng)機(jī)葉輪周速保持u40m/s，采用變頻風(fēng)機(jī)或多極變速電動機(jī)。(3)采用電磁噪聲和軸承噪聲較低的低噪聲、低速、輕型電動機(jī)。(4)降低水滴下落速度、避免水

9、滴直接沖擊水面和采用透水消聲墊。(5)冷卻水泵移至室內(nèi)。設(shè)備與水管之間安裝減振接頭。(6)冷卻塔基礎(chǔ)設(shè)隔振裝置。降低管內(nèi)水流速，防止管內(nèi)空氣積聚，并設(shè)隔振設(shè)施。(7)增加風(fēng)筒高度，筒壁和出口采取消聲措施。(8)在冷卻塔四周加裝消聲百葉圍欄。10.5 冷卻塔的選型1. 冷卻塔選型須根據(jù)建筑物功能、周圍環(huán)境條件、場地限制與平面布局等諸多因素 綜合考慮。對塔型與規(guī)格的選擇還要考慮當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)、冷卻水量、冷卻塔進(jìn)出水溫、水質(zhì)以及噪聲、散熱和水霧對周圍環(huán)境的影響，最后經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。也就是說選擇冷 卻塔時主要考慮熱工指標(biāo)、噪聲指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2. 對冷卻塔的要求：(1) 制造廠須提供經(jīng)試驗實測的熱力

10、性能曲線。(2) 風(fēng)機(jī)和電機(jī)匹配良好，無異常振動與噪聲，運行噪聲達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。(3) 重量輕。(4) 電耗較低，G型塔的實測耗電比不應(yīng)大于0.06kW（m³h）,其他塔型不應(yīng)大于0.04 kW（m³h），電動機(jī)的電流值不應(yīng)超過額定電流值。(5) 對有阻燃要求的冷卻塔，玻璃鋼氧指數(shù)不應(yīng)低于28。(6) 布水均勻，不易堵塞，壁流較少，除水效率高，水滴飛濺少，沒有明顯的飄水現(xiàn) 象，底盤積水深度應(yīng)確保在水泵啟動時至少一分鐘內(nèi)不抽空。(7) 塔體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。(8) 維護(hù)管理方便。3. 冷卻水量G(kg/s)的確定：G=kQ/(C(tw1-tw2)式中Q制冷機(jī)冷負(fù)荷，Kw;K制冷機(jī)制冷時

11、耗功的熱量系數(shù)：對于壓縮式制冷機(jī)，取1.21.3左右；對于溴化鋰吸收式制冷機(jī)，取1.82.2左右；C水的比熱容Kj/(kg)，取4.19；Tw1,tw2冷卻塔的進(jìn)出水溫度，壓縮式制冷機(jī)取4-5，溴化鋰吸收式制冷機(jī)取6-9；當(dāng)?shù)貧夂虮容^干燥，濕球溫度較低時，可采用較大的進(jìn)出水溫差。方案設(shè)計時，冷卻水量G/(t/h)可按下式估算：G/=Q式中Q制冷機(jī)冷負(fù)荷，Kw;a單位制冷量的冷卻水量，壓縮式制冷機(jī)a=0.22,溴化鋰吸收式制冷機(jī)a=0.3;選用冷卻塔時，冷卻水量應(yīng)考慮1.11.2安全系數(shù)。4冷卻塔的補水量，包括風(fēng)吹飄逸損失、蒸發(fā)損失、排污損失和泄漏損失。一般按冷卻水量的1%2%作為補水量。不設(shè)集

12、水箱的系統(tǒng)，應(yīng)在冷水塔底盤處補水；設(shè)置集水箱的系統(tǒng)，應(yīng)在集水箱處補水。1. 為了節(jié)水和防止對環(huán)境的影響，應(yīng)嚴(yán)格控制冷卻塔飄水率，宜選用飄水率為 0. 01%0.005%的優(yōu)質(zhì)冷卻塔。2. 當(dāng)運行工況不符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況時，可以根據(jù)生產(chǎn)廠產(chǎn)品樣本所提供的熱力性能 曲線或熱力性能表進(jìn)行選擇。3. 冷卻塔的容量控制調(diào)節(jié)，宜采用雙速風(fēng)機(jī)或變頻調(diào)速采實現(xiàn)。4. 冷卻塔的材質(zhì)應(yīng)具有良好的耐腐蝕性和耐老化性能，塔體、圍板、風(fēng)筒、百葉格 宜采用玻璃鋼（FRP)制作，鋼件應(yīng)采用熱浸鍍鋅，淋水填料、配水管、除水器采用聚氯乙烯（PVC）,噴濺裝置采用ABS工程塑料或PP改性聚丙烯制作。10.6 冷卻塔的布置0. 為節(jié)

13、約占地面積和減少冷卻塔對周圍環(huán)境的影響，通常宜將冷卻塔布置在裙房或 主樓的屋頂上，冷水機(jī)組與冷卻水泵布置在地下室或室內(nèi)機(jī)房。1. 冷卻塔應(yīng)設(shè)置在空氣流通、進(jìn)出口無障礙物的場所。有時為了建筑外觀而需設(shè)圍 擋時，必須保持有足夠的進(jìn)風(fēng)面積（開口凈風(fēng)速應(yīng)小于2m/s)。2. 冷卻塔的布置應(yīng)與建筑協(xié)調(diào)，并選擇較合適的場所。充分考慮噪聲與飄水對周圍 環(huán)境的影響；如緊挨住宅和對噪聲要求較嚴(yán)的地方，應(yīng)考慮消聲和隔聲措施。3. 布置冷卻塔時，應(yīng)注意防止冷卻塔排風(fēng)與進(jìn)風(fēng)之間形成短路的可能性；同時，還 應(yīng)防止多個塔之間互相干擾。4. 冷卻塔宜單排布置，當(dāng)必須多排布置時，長軸位于同一直線上的相鄰塔排凈距不 小于4m，

14、長軸不在同一直線上的、相互平行布置的塔排之間的凈距離不小于塔的進(jìn)風(fēng)口 高度的4倍。每排的長度與寬度之比不宜大于5：1。5. 冷卻塔進(jìn)風(fēng)口側(cè)與相鄰建筑物的凈距不應(yīng)小于塔進(jìn)風(fēng)口高度的2倍，周圍進(jìn)風(fēng)的 塔間凈距不應(yīng)小于塔進(jìn)風(fēng)口高度的4倍，才能使進(jìn)風(fēng)口區(qū)沿高度風(fēng)速分布均勻和確保必需的進(jìn)風(fēng)量。6. 冷卻塔周邊與塔頂應(yīng)留有檢修通道和管道安裝位置，通道凈寬不宜小于lm。7. 冷卻塔不應(yīng)布置在熱源、廢氣和油煙氣排放口附近。8. 冷卻塔設(shè)置在屋頂或裙房頂上時，應(yīng)校核結(jié)構(gòu)承壓強度。并應(yīng)設(shè)置在專用基礎(chǔ)上， 不得直接設(shè)置在屋面上。10.7 冷卻水系統(tǒng)設(shè)計1. 冷卻水系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求：(1) 具有過濾、緩蝕、阻垢、殺

15、菌、滅藻等水處理功能：(2) 冷卻塔補水總管上設(shè)置水流量計量裝置。2. 多臺冷卻塔并聯(lián)安裝時，為了確保多臺冷卻塔流量分配與水位的平衡，可以采取 以下措施：(1) 各個塔進(jìn)水與出水系統(tǒng)布置時，力求并聯(lián)管路阻力平衡；(2) 每臺冷卻塔的進(jìn)出水管上可設(shè)電動調(diào)節(jié)閥，并與水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)連鎖控制；(3) 各冷卻塔（包括大小不同的冷卻塔）的水位應(yīng)控制在同一高度，高差不應(yīng)大于 30mm,設(shè)計時應(yīng)以集水盤高度為基準(zhǔn)考慮不同容量冷卻塔的底座高度。在各塔的底盤之 間安裝平衡管，并加大出水管共用管段的管徑。一般平衡管可取比總回水管的管徑加大 一號。3. 校核冷卻塔集水盤的容積，確定浮球閥控制的上限水位。集水盤的水容

16、積應(yīng)滿足 以下要求：(1) 水泵抽水不出現(xiàn)空蝕現(xiàn)象；(2) 保持水泵吸入口正常吸水的最小淹沒深度，以避免形成旋渦而使空氣進(jìn)入吸水管 中，該值與吸水管流速有關(guān)。(3) 能容納停泵時重力流入的水容量。(4) 冷卻水間歇運行時需滿足冷卻塔部件（填料）由基本干燥到潤濕成正常運轉(zhuǎn)情況所附著的全部水量，逆流塔按總水量的1.5%估算，橫流塔為2%。如果集水盤容積不能滿足以上要求，可增設(shè)冷卻水箱或集水池，對于多臺冷卻塔并聯(lián)的大型空調(diào)系統(tǒng)，首先就要考慮采用集水池。4. 為了防止關(guān)閉冷卻塔后產(chǎn)生溢流現(xiàn)象，除必須接至冷卻塔上部布水的進(jìn)水管以外， 所有冷卻塔的出水管必須低于冷卻塔操作水位，同時確保水泵啟動時能正常運行

17、。冷卻塔集水盤在運行時必須保持一定的水位，以防止空氣進(jìn)入水管，集水盤運行水位與溢流水位之間必須留有足夠的高度，以便在冷卻塔啟動時冷卻水能充滿立管與分配管，使冷卻塔能順利啟動，當(dāng)增設(shè)冷卻水箱或集水池時尤其要注意干管與水位間的高度差。所有水管的支管與干管連接時應(yīng)保持管頂相平。5. 為了確保在運行過程中能對每臺冷卻塔單獨進(jìn)行維修，必須安裝能完全切斷每臺冷卻塔進(jìn)出水管路的閥門。6. 冷卻水系統(tǒng)的布置形式：重力回流式水泵設(shè)置在冷水機(jī)組冷卻水的出口管路上，經(jīng)冷卻塔冷卻后的冷卻水借重力流經(jīng)冷水機(jī)組，然后經(jīng)水泵加壓后送至冷卻塔進(jìn)行再冷卻。冷凝器只承受靜水壓力。壓力回流式水泵設(shè)置在冷水機(jī)組冷卻水的入口管路上，經(jīng)

18、冷卻塔冷卻后的冷卻水借水泵壓力流經(jīng)冷水機(jī)組，然后再進(jìn)入冷卻塔進(jìn)行再冷卻。冷凝器的承壓為系統(tǒng)靜水壓力和水泵全壓之和。7. 對冬季或過渡季存在一定量供冷需求的建筑，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析合理時，應(yīng)利用冷卻塔提供空調(diào)冷水。8. 冷卻水系統(tǒng)應(yīng)滿足下列基本控制要求，使冷卻塔的人機(jī)監(jiān)控界面比較完善、方便：(1) 冷水機(jī)組運行時，冷卻水最低回水溫度的控制；(2) 根據(jù)每臺冷卻塔集水盤溫度決定每臺冷卻塔的風(fēng)機(jī)運行臺數(shù)或風(fēng)機(jī)調(diào)速控制；(3) 根據(jù)冷水機(jī)組的使用臺數(shù)，自動匹配冷卻塔的使用臺數(shù)，且使每臺冷卻塔的使用時間較為平均；(4) 采用冷卻塔直接供應(yīng)空調(diào)冷水時供水溫度的控制；(5) 排污控制；(6) 進(jìn)人冬季時，可以測量每臺冷卻塔集水盤的溫度，當(dāng)水溫逼近0時自動開啟電加熱器，使集水盤中的冷卻水保持液態(tài)，防止結(jié)冰；(7) 當(dāng)有的冷卻塔在檢修或存在故障時，把該臺冷卻塔排除在使用隊列之外。要求電氣設(shè)計在每臺冷卻塔邊設(shè)置就地防水檢修開關(guān)。10.8 冷凍水系統(tǒng)的防凍冬季有些建筑物要求冷卻塔直接提供空氣調(diào)節(jié)冷水時，或者在冬季冷卻塔冷卻水系統(tǒng)停