關于空調冷卻水系統幾個問題的探討

1 冷卻水溫度對冷水機組制冷量的影響

  我們都知道 :從運行費來講，在蒸發溫度和壓縮機轉數一定的情況下，冷凝溫度越低，制冷系數越大，耗電量就越小。據測算，冷凝溫度每增加1℃，單位制冷量的耗功率約增加3%-4%.所以，從這一角度來講，保持冷凝溫度穩定對提高冷水機組的制冷量是有益的。但為達到此目的，需采取以下措施:增加冷凝器的換熱面積和冷卻水的水量;或提高冷凝器的傳熱系數，但是，對于一個空調冷卻系統來說，增加冷凝器的面積幾乎是不可能的。增加冷卻水的水量勢必增加水在冷凝器內的流速，這將影響制冷機的壽命，同時還增加了冷卻水泵的耗電和管材浪費等一系列問題，而且效果也不盡理想。增大冷卻塔的型號，考慮一定量的富余系數尚可，但如果盲目加大冷卻塔的型號，以追求降低冷卻水溫也是得不償失的，而且，冷卻水溫度還受當地氣象參數的限制。提高冷凝器冷卻水側的放熱系數，是實際和有效的，而提高放熱系的有效途徑是減小水側的污垢熱阻，對冷卻水補水進行有效的處理. 

2 冷卻水的補水問題

   冷卻塔水量損失，包括三部分 :蒸發損失，風吹損失和排污損失，即:Qm=Qe+ Qw+Qb 

式中 :Qm為冷卻塔水量損失；Qe為燕發水量損失；Qw為風吹量損失；Qb為排污水量損失。

      (1) 蒸發損失 

      Qe= (0.001+0.00002θ) Δt Q (1)式中 :Qe為蒸發損失量； Δt為冷卻塔進出水溫度差；Q為循環水量；θ為空氣的干球溫度。

      (2) 風吹損失水量 

      對于有除水器的機械通風冷卻塔，風吹損失量為

      Qw=(0.2%～0.3%)Q (2) 

      (3) 排污和滲漏損失

      該損失是比較機動的一項，它與循環冷卻水質要求、處理方法、補充水的水質及循環水的 濃縮倍數有關 .濃縮倍數的計算公式:N =Cr/Cm 

      式中 :N為濃縮倍數；Cr為循環冷卻水的含鹽量；Cm為補充水的含鹽量.

      根據循環冷卻水系統的含鹽量平衡，補充水帶進系統的含鹽zui應等于排污，風吹和滲偏水中所帶走的含鹽量 . 

      QmCm= (Qw+Qb)Cr

      N =Cr/Cm=Qm/(Qw+Qb)=( Qe+ Qw+Qb)/( Qw+Qb) (3) 

      Qm= QeN/(N 一1) 

  濃縮倍數為補充水含鹽量和經濃縮后冷卻水中的含鹽量之比，《建筑給水排水設計手冊》推薦 N值，一般情況下zui高不超過5～6。N值過大，排污和滲漏損失大，必然造成水浪費，N值過小，補水量小，冷卻水濃度大，會造成系統的污垢和腐蝕。

  由式(1)可以計算出蒸發水量，再由(2)風吹損失水量，zui后由式(3)計算出排污和滲漏損失水量。

3 冷卻水的水質

  目前，由于空調冷卻系統大多數為敞開式循環系統，它效果好，造價低，在工程中得到廣泛應用，但是經蒸發冷卻后濃縮，水中的 C,Mg,Cl,Si等離子，溶解固體，懸浮物相應增加，由于空氣中和水?；佑|，溶氧量增加，CO大量散失，游離的CO含量降低，碳酸鈣濃度降低，制冷1_t大幅度下降.如不加強管理，空氣中污染物如灰塵、雜物進人系統，會繁殖徽生物綠澡及粘泥，此時污垢和粘泥可引起垢下腐蝕，而腐蝕產品又形成污垢，zui后造成設備及管道演蝕穿孔而被停機，冷卻水的水指標。目前尚無確切的資料和標準，空調冷卻水對水質的要求幅度較寬，主要應從冷卻水對設備腐蝕，積垢堵塞及設備清洗難易等情況考慮，其參考指標見下表 

  針對以上分析，冷卻水在冷卻塔內蒸發散熱的過程中水質不斷發生變化，引起積垢、腐蝕和堵塞，目前，空調冷卻補水多采用自來水，對于大型的空調冷卻水系統，僅靠補充少量優質自來水是不起作用的，冷卻水必須進行處理。

4 循環冷卻水處理 

  由于空調冷卻水系統的結垢、腐蝕和藻類滋生不是在短期內形成的，也不會在短期內對系統有破壞性的影響，所以，往往得不到運行管理人員足夠的重視。另外 .由于空調冷卻水系統比較簡單，設計人員對其重視不夠，并且，冷卻水的處理是給排水專業和暖通專業均相關的專業，而冷卻水系統多是由暖通專業人員搞，所以，難免造成先天設計不盡合理 .在設計過程中針對空調冷卻水系統易結垢腐蝕和菌藻滋生的特點，其處理方法也與冷凍水系統有所不同。冷卻水的處理方法可分為化學法和物理法。

      (1) 化學法。目前，大型冷卻水系統多采用化學方法，為此必須在冷卻水中加入阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑及其配套的清洗劑等，從而形成了冷卻水的全套水處理技術?？晒┰O計大型空調冷卻水處理的參考?；瘜W處理方法的原理如圖1。由于阻垢可保證傳熱效果(節能)，級蝕劑、s殺菌滅藻劑可減少設備腐蝕，延長設備壽命均屬正效益，所以被世人所關注，國外各大水處理公司都把此技術作為di一重點來抓，據報道1987年工業水處理劑(冷卻水部分)銷譽值為5.86億美元，年初1992年銷售值為7.65億美元，年增長率為6寫。近幾年來，隨著我國國民經濟的快速發展，對水處理劑的研究和開發也有了長足的發展.

      (2) 加藥處理法:該方法較早應用于熱水鍋爐和船泊水處理，近幾年來，該方法也被用于冷卻水系統，常用的藥劑多為固態晶體硅酸鹽被膜緩蝕劑。實踐證明，有以下幾點需要注意:不同的被膜劑要求有不同的溶解溫度，對于把加藥灌設在循環水系統上的，水溫往往能達到溶解溫度，而對于把加藥灌設在補水系統上的，應特別注意防止水溫過低，如果水溫過低，被膜緩蝕劑的溶解不好，就會影響緩蝕的作用。

      (3) 物理方法:是近幾年開始普遍廣泛使用的一種方法，該方法運行費用低、使用方便、易于控制、無污染是一種比較理想的水處理方法，實際上國外早在60年代便把注意力由化學方法轉移到物理方的開發上來。目前，應用的物理方法有磁力法、電解法、超聲法、靜電法等。

  電解法能抑制水垢的附著，但是除垢不徹底，且具有電解孔蝕的危險 ;早期應用的磁力法穩定性比較差，長時間使用不能控制積垢，必須定期清掃積聚在控制器中的氧化鐵;而靜電法則克服了上述諸方法的缺點，并且，除了防垢和溶垢外，還有更好的sha菌滅藻的效能。但是靜電法和電子水處理法緩蝕作用較專用的化學緩蝕略低，在一般空調冷卻水系統內可不考慮采用其它緩蝕方法。而在一些對緩蝕要求較高的系統比較好，同時適量添加一些緩蝕劑，可獲得更好效果。

5 冷卻水系統的管道布置 

  冷卻水系統的管道布置雖然比較簡單，但如果考慮不周，也會出現一些問題。由于循環冷卻水系統是開式系統，如果冷卻塔集水盤容積小或冷卻塔距水泵距離太遠及并聯運行的冷卻塔出水管阻力平衡嚴重失調，就會使空氣混入水中，進入水泵并壓入管道中，引起嚴重的水錘致使水泵出水管及其管件損壞。所以，冷卻水系統應注意下列幾個問題 : 

      (1) 冷卻塔并聯使用時管道阻力平衡，冷卻塔與泵的距離不能太遠；泵應布置在冷水機組的前邊(即將冷卻水壓入冷水機組中);并且，泵應作成自灌式;避免泵的吸水管上下翻彎。另外，冷卻泵、冷水機組、冷卻塔宜做成一一對應，以便于調節和流量平衡，如果不能實現上述控制時，應采用自動控制系統，冷卻塔的進出口處均應設電磁閥，且應同步開、關。或在每臺冷卻塔的進、出水管上設置平衡閥以保證每臺冷卻塔的進水量滿足其額定流量.為提高吸水管的集水量，設計吸水管時可適當加大吸水管的管徑。 

      (2) 選擇冷卻塔時首先應注意產品樣本給出的性能參數與該產品實際性能的差距。其中包括產品樣本的不實及工程建設地點的氣象條件與產品標定性能的測試條件不同等因素。要按照工程地點的氣象條件進行校核。并應根據該產品的工程應用經驗采取相應的調整措施。有時不得不采用較大的裕量系數。

      (3) 冷卻塔一般安裝在高層建筑的裙房屋面。因距離主樓較近，所以尚應考慮冷卻塔的吸風距離、防火、噪聲、漂霧等問題。關于冷卻塔的吸風距離國家規范作了詳細的規定。 

      (4) 選擇冷卻水泵時要根據冷卻水系統的循環阻力，輸水高差及自由水頭決定，不宜富裕過多。水泵的流量應按校核后的冷水溫差決定。多臺泵并聯工作時要按并聯曲線進行計算和校核。不能盲目地按臺數進行水量疊加。

      (5) 關于冷卻水系統的集水池，以往在設計冷卻水設備時，其集水池的容積大多按冷卻水量的10%設置(見空調制冷手冊)。這一要求在選用集水型冷卻塔時已不適用.集水型冷卻塔帶有自身的集水箱，其容量較小，但實際證明亦能滿足冷卻水泵工作的需要。目前的空調冷卻水系統，白于受建筑條件的限制，多數無法設置大型、符合10%冷卻水覺要求的集水他。所以，依靠冷卻塔本身的集水箱并做好水位保持及補水即可。有關資料推薦，集水箱的容積一般為冷卻水量的2%一3%，建筑條件許可增設水池，其容量也不宜過大，不需要按冷卻水量的1O%設置。只要能容納冷卻水系統的水量,能夠保證冷卻水泵正常起動和工作即可。