冬季利用冷却塔供冷技术探讨

一、水侧免费供冷原理及应用形式

    1、水侧免费供冷原理

    水调免费供冷即指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，以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷，在达到节能的目的。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的下降，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。

    2、系统应用形式

    供冷按冷却水是否直接送入空调末端设备来划分可分成两大类：间接供冷系统及直播妆供冷系统。

    2.1 间接供冷系统

    间接供冷系统是指系统中冷却水环路与冷冻水环路相互独立，不相连接，能量传递主要依靠中间换热设备来进行。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，但由于其存在中间换热损失，使供冷效果有所下降。

   2.1.1在原有空调水系统中附加一台板式换热器。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换热器，实现其间能量传递。

    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。夏季按常规空调水系统运行，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。系统中冷却塔开式闭式均可。采用开式冷却塔时，冷却水与外界空气直接接触易被污染，污物易随冷却水进入室内空气调水管路，从而管造成盘管被污物阻塞，故应用较少。采用闭式冷却塔虽可满足卫生要求，便由于其靠间接蒸发冷却原理降温，传热效果受到影响，加上闭式冷却塔在国内应用较少，故也很少采用。

二、冷却塔供冷系统设计应注意的几个问题

    1. 冷却塔供冷模式室外转换温度点的选择直接关系到系统供冷时数。假设经计算确定此时空调末端所需供水水湿为12.7℃，考虑冷却塔冷幅度、管路及换热器等热损失使水温温升4.5℃，则可得在室外湿球温度等于或低于8.2℃时即可切换为冷却塔供冷模式。

    2. 系统中冷却塔在依夏季冷负荷及夏季室外计算湿球温度选型后，还应对其在冷却塔供冷模式下的供冷能力进行校核。

    3. 间接供冷系统中换热器应选择板式换热器。板式换热器与传统的管壳式换热器相比，其具有高效率的换热能力。

    4. 在直接供冷系统中，冷却水环路中冷冻水泵应设旁通。冷却塔供冷模式时冷冻水泵关闭，冷却水旁通过冷冻水泵，此时循环水动力由冷却水泵提供。故在系统设计时要考虑转换供冷专用泵。

    5. 在直接供冷系统设计中应重视冷却水的除菌过滤，以防阻塞末端盘管。

    6. 考虑到在特定室外湿球温度和建筑负荷下冷却塔冷幅（冷却塔出水温度与室外湿球温度之差）随冷却填料尺寸增大而减小，故对于多台套冷却塔系统可采用串联冷却塔的方法来增加冷却效果，提高冷却塔供冷模式的室外转换温度，从而增加供冷时数。

    7. 由于冷却塔供冷主要在过滤季节冬季运行，故在冬季温度较低地区应在冷却水系统中设置防冻设施，如设置旁管、增设加热器。

三、工程实例及经济分析

    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建筑内区、大型百货商场等或需全年供冷且需严格的湿度控制的建筑如计算机房、程控交换机房等。其在一些风机盘管加新风系统应用可使过滤季节、冬季免费供冷成为可能。故近年在国外已有不少应用，在我国也有应用实例。如上海1122工程其设计中心部分标准层平面进深大，面积约1700m2，有明显的内外区，冬季内区仍有冷负荷发生，工程中采暖用冷却塔和水-水板式换热器组合成冬季自然供冷水系统，充分节约能源。