冬季利用冷卻塔供冷技術探討

一、水側免費供冷原理及應用形式

    1、水側免費供冷原理

    水調免費供冷即指在常規空調水系統基礎上適當增設部分管路及設備，當室外濕球溫度低至某個值以下時，關閉制冷機組，以流經冷卻塔的循環冷卻水直接或間接向空調系統供冷，在達到節能的目的。隨著過渡季節及冬季的到來，室外氣溫逐漸下降，相對濕度降低，室外濕球溫度也下降，從而冷卻塔出口水溫也隨之降低。而此時建筑室內濕負荷及冷負荷也在不斷的下降，空調末端所需除濕量減少，適當提高冷凍水溫，減少其除濕能力，完全能滿足空調系統舒適性的要求。

    2、系統應用形式

    供冷按冷卻水是否直接送入空調末端設備來劃分可分成兩大類：間接供冷系統及直播妝供冷系統。

    2.1 間接供冷系統

    間接供冷系統是指系統中冷卻水環路與冷凍水環路相互獨立，不相連接，能量傳遞主要依靠中間換熱設備來進行。其最大優點是保證了冷凍水系統環路的完整性。保證環路的衛生條件，但由于其存在中間換熱損失，使供冷效果有所下降。

   2.1.1在原有空調水系統中附加一臺板式換熱器。在冷卻塔供冷時，關閉制冷機組，使冷卻水與冷凍水分別接入板式換熱器，實現其間能量傳遞。

    2.2 直接供冷系統

    直接供冷系統是指在原有空調水系統中設置旁通管道，將冷凍水環路與冷卻水環路連接在一起的系統。夏季按常規空調水系統運行，轉入冷卻塔供冷時，將制冷機組關閉，通過閥門打開旁通，使冷卻水直接進入用戶末端。系統中冷卻塔開式閉式均可。采用開式冷卻塔時，冷卻水與外界空氣直接接觸易被污染，污物易隨冷卻水進入室內空氣調水管路，從而管造成盤管被污物阻塞，故應用較少。采用閉式冷卻塔雖可滿足衛生要求，便由于其靠間接蒸發冷卻原理降溫，傳熱效果受到影響，加上閉式冷卻塔在國內應用較少，故也很少采用。

二、冷卻塔供冷系統設計應注意的幾個問題

    1. 冷卻塔供冷模式室外轉換溫度點的選擇直接關系到系統供冷時數。假設經計算確定此時空調末端所需供水水濕為12.7℃，考慮冷卻塔冷幅度、管路及換熱器等熱損失使水溫溫升4.5℃，則可得在室外濕球溫度等于或低于8.2℃時即可切換為冷卻塔供冷模式。

    2. 系統中冷卻塔在依夏季冷負荷及夏季室外計算濕球溫度選型后，還應對其在冷卻塔供冷模式下的供冷能力進行校核。

    3. 間接供冷系統中換熱器應選擇板式換熱器。板式換熱器與傳統的管殼式換熱器相比，其具有高效率的換熱能力。

    4. 在直接供冷系統中，冷卻水環路中冷凍水泵應設旁通。冷卻塔供冷模式時冷凍水泵關閉，冷卻水旁通過冷凍水泵，此時循環水動力由冷卻水泵提供。故在系統設計時要考慮轉換供冷專用泵。

    5. 在直接供冷系統設計中應重視冷卻水的除菌過濾，以防阻塞末端盤管。

    6. 考慮到在特定室外濕球溫度和建筑負荷下冷卻塔冷幅（冷卻塔出水溫度與室外濕球溫度之差）隨冷卻填料尺寸增大而減小，故對于多臺套冷卻塔系統可采用串聯冷卻塔的方法來增加冷卻效果，提高冷卻塔供冷模式的室外轉換溫度，從而增加供冷時數。

    7. 由于冷卻塔供冷主要在過濾季節冬季運行，故在冬季溫度較低地區應在冷卻水系統中設置防凍設施，如設置旁管、增設加熱器。

三、工程實例及經濟分析

    冷卻塔供冷技術特別適用于需全年供冷或建筑有需常年供冷的內區建筑如大型建筑內區、大型百貨商場等或需全年供冷且需嚴格的濕度控制的建筑如計算機房、程控交換機房等。其在一些風機盤管加新風系統應用可使過濾季節、冬季免費供冷成為可能。故近年在國外已有不少應用，在我國也有應用實例。如上海1122工程其設計中心部分標準層平面進深大，面積約1700m2，有明顯的內外區，冬季內區仍有冷負荷發生，工程中采暖用冷卻塔和水-水板式換熱器組合成冬季自然供冷水系統，充分節約能源。