民用空调及工业用冷却循环水系统设计总结

摘要：本文结合多年的工作经验对民用空调及工业用冷却循环水系统设计做了一个简单的总结。

关键词：民用空调；工业；冷却循环水系统；设计

Abstract: this paper combined with years of the worked experience in the civil air conditioning and industrial use of recirculating cooling water system design made a brief summary.

Keywords: civil air conditioning; Industry; Cooling water circulating system; design

中图分类号：U664.81+4 文献标识码：A文章编号：

1冷却塔

冷却塔是利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。其工作的基本原理是：干燥(低焓值)的空气经过风机的抽动后，自进风网处进入冷却塔内；饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热(高焓值)的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。

2冷却塔分类与工作原理

2.1冷却塔的分类

一、按通风方式分有自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔。

二、按热水和空气的接触方式分有湿式冷却塔、干式冷却塔、干湿式冷却塔。

三、按热水和空气的流动方向分有逆流式冷却塔、横流（交流）式冷却塔、混流式冷却塔。

四、按用途分一般空调用冷却塔、工业用冷却塔、高温型冷却塔。

五、按噪声级别分为普通型冷却塔、低噪型冷却塔、超低噪型冷却塔、超静音型冷却塔。

六、其他如喷流式冷却塔、无风机冷却塔、双曲线冷却塔等。

2.2工作原理——以圆形逆流式冷却塔的工作过程为例

热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面；干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高晗值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，经出水管流入主机。一般情况下，进入塔内的空气、是干燥低湿球温度的空气，水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差，当风机运行时，在塔内静压的作用下，水分子不断地向空气中蒸发，成为水蒸气分子，剩余的水分子的平均动能便会降低，从而使循环水的温度下降。从以上分析可以看出，蒸发降温与空气的温度（通常说的干球温度）低于或高于水温无关，只要水分子能不断地向空气中蒸发，水温就会降低。但是，水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时，水分子不断地向空气中蒸发，但当水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量，水温保持不变。由此可以看出，与水接触的空气越干燥，蒸发就越容易进行，水温就容易降低。

2.3冷却塔选型

在冷却塔的选型上需要对所有因素进行全面的考虑，主要是注意以下几个方面的问题：拟选冷却塔钓填料体积、高度、宽度、径深；填料的形式、片距、填料比面积；按国家标准GB/T7190-1-2008.附录A：热力性能试验方法中的计算公式可计算，其冷却水量；冷却塔进出水管直径、相应流速；集水盘贮水量；进塔水压式；进风口的高度；冷却塔的热力、噪声等实测报告。

3循环冷却水系统的水质处理

对于开式冷却循环水系统，冷却水吸收热量后，与空气接触， CO2逸入空气中，水中溶解氧和浊度增加，造成冷却循环水系统有4大问题：腐蚀、结垢、菌藻滋生及污泥。如果不对水质进行处理将严重损坏制冷设备，大幅度降低热交换效率，造成能源的浪费。因此，对系统水进行缓蚀、阻垢、杀菌灭藻处理是十分必要的。

目前，对冷却循环水进行处理分为物理法和化学法两种。

物理法主要采用：静电水处理仪，电子水处理器，内磁式水处理器进行处理。对于民用建筑空调冷却循环水系统，循环水量不大，一般采用物理法。物理法处理设备简单，便于操作、运行费用低，并且具有除垢、缓蚀、灭藻综合作用。但是，如果选用、安装不当或者维护跟不上，其效果将大大降低。

表1各种水处理器适应条件

电子水处理器 静电水处理仪 内磁水处理器

水温 ≤105℃ ≤80℃ ≤80℃

流速 / / 1.5~3.5m/s

适用水质 总硬度

≤550mg/l(CaCO3) 总硬度

≤700mg/l(CaCO3) 含盐量＜3000mg/l

PH为7.5~11

由于三种处理器内部结构不同，其使用条件也不一样，静电除垢仪的阳极耐磨损、不沾附，可以用于水质总硬度较高的系统，电子水处理器发射极（阳极）表面的保护膜易被磨损，易粘附污物，只能用于低硬度的清水系统。对于循环水系统而言，这里提的硬度是指系统的循环水硬度，而不是补充水硬度。内磁式水处理器适用水质的指标是含盐量，一般情况下，自来水的总含盐量不会超过1000mg/l，作为循环水的含盐量，也不会超过3000mg/l。

无论是静电除垢仪、电子水处理器、还是内磁式水处理器，一般只适用于产生碳酸盐垢型的水质，当水中的主要结垢成份是硅酸盐垢时，不宜使用。静电水处理仪和电子水处理器一般均需垂直安装，进水口在下，出水口在上。为了避免在壳体内产生泥沙或杂物的淤积，不可水平安装。内磁式水处理器则不然，可任意角度安装。这两种设备距较大容量电器(>20KW)的最小间距为5~6m，如无法满足时，则应在中间设置屏蔽和接地装置。内磁式水处理器已考虑了磁屏蔽问题，因此不受用电设备限制。

要保证静电除垢仪和电子水处理器的处理效果，在水通过设备时 ，必须有一定的停留时间，并且当实际使用水量在设备的额定处理水量的20%~30%范围内上下浮动时，一般不影响处理效果。因此，该两种设备可装在两台并联水泵或换热器等的出水干管上，但当循环水和补充水分开流入系统时，则在循环水和补充水管道上需分别设置静电水处理仪和电子水处理器。

内磁式水处理器产生防除垢作用是基于通过他的水在垂直方向切割了磁力线，对流过它的水有一个流速要求，最慢不能低于1.5m/s，且流速越快越好。故在选内磁式水处理器时 ，一定要在设备的流量范围内选，不要选过大规格的设备，在具体使用场合，不要两台、三台水泵或加热器合用一台内磁式水处理器，以防在每台水泵或水加热器单独使用时，设备内因流速达不到1.5m/s而影响处理效果。

采用物理法进行水质处理，必须考虑排污，无论是安装静电水处理仪、电子水处理器，还是使用内磁式水处理器的水系统，都要做好排污这一环节。对于冷却循环水系统，可进行连续排污，连续排污的量控制在循环水量的0.5~1.0%左右。若是新安装的水系统或已完全除垢的系统，也可每一至两周排污一次的方法。

冷却循环水水质处理除了上述物理法外，还有化学法。化学法有投加水质稳定剂法和离子交换法。

投加水质稳定剂法是向循环水中投加具有阻垢、缓蚀、杀菌、灭藻作用的水质稳定剂，而对循环水进行处理。投加的水质稳定剂配方，一般需进行水质分析，并通过动态模拟方式确定。同时需要注意其缓蚀、阻垢、灭菌、防藻的协同效果。如果水质稳定剂配方选择不当，将造成顾此失彼。