研讨丨卓展标准高效制冷机房技术之冷却塔风水比对冷却塔效率的影响

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作者:高效机房组 林俊 卓展工程顾问有限公司网址:https://mp.weixin.qq.com/s/qGeEQ3O0poz8siqTY9nQCQ

在采用水冷式制冷机的中央空调系统,冷却塔的散热效率直接影响制冷机的COP,在高效机房系统里冷却塔就成为保持冷水机组在高COP运行状态的焦点之一,开式冷却塔是中央空调系统常用的散热设备,在散热过程里冷却水蒸发而带走更多的热量,从学术角度而言是个产生质量与热传递的热交换器( heat and mass transfer heat exchanger )跟水/水或冷媒/水的热交换器不一样,可以简单使用 LMTD ( Logarithmic Mean Temperature Difference )计算它的热交换量;冷却塔的迫近度( 冷却水回水温度 - 进塔空气湿球温度 )越小,代表在这特定环境里能带走的热量越大,冷却效率越高,行内经常使用冷却塔效率作为参数。

冷却塔效率的概念:

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在室外湿球温度一定的情况下,冷却塔效率越高,冷却塔的换热温差越小,冷却水回冷机的温度就越低。而影响冷却塔效率的,常見情況是風水比不在最佳比例。在室外湿球温度和冷却塔有效换热面积一定的情况下,影响冷却塔效率的主要因素是风水比,即流经冷塔的风量与水量的质量比。冷却塔效率与风水比的关系如图1所示。在一定的室外湿球温度下,风水比越大,冷却塔效率越高,但当冷却塔效率达到 80%左右时,进一步提高风水比,效率已很难有所提高,因此在正常情况下,应把风水比调到这一状态。通常情况下这一状态的风水比在1.0至1.5之间。

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图 1

不同冷却水量下,冷却塔效率风机电耗随风量的变化曲线

实际工程中常见的问题是风水比不在最佳比例,风量过小或水量过大,导致单台冷却塔效率偏低有以下几种可能性:


冷却塔风机采用皮带轮传动,这种传动方式可靠性较差,容易出现皮带打滑、风机丢转等现象。同时,风机电机位于室外,受日晒、雨淋影响,容易损坏。这些因素造成冷却塔的实际风量往往低于设计值,造成风量过小,从而容易出现风水比偏小的现象。

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图2


另一类导致风水比偏低的原因是水量过大。“水量过大”有两个含义:
  1. 冷却侧整体水量偏大;

  2. 在多塔并联时,由于分水未能达到平衡,特别是在局部冷却塔使用模式中, 水力不平衡导致的某些冷却塔或冷却塔的某个局部水量过大。

  1. 单台冷却塔自身的水力不平衡,由于布水不均匀的问题,冷却塔內部份填料面积拥有过大的流量,而另一些填料则几乎没有水流经,这既是对冷却塔换热面积的浪费,又会造成过流的水量未经充分冷却便进入冷却水回水。

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    图3
    冷塔运行,一侧水量过大,另一侧几乎没水

  3. 冷却塔水力不平衡有两种后果,一般中央系统中都会有不止一台的冷却塔,如果这些冷却塔的进水或出水出现较为严重的不平衡,就会导致一些冷却塔处于大流量,另一些冷却塔水量不足的情况。对于那些流量过大的冷却塔,部分冷却水未得到充分冷却便回到制冷机中,造成冷机进水温度偏高, 降低COP。而水量不足的冷却塔有可能变得布水不均匀,不能完全使用填料,减少散热能力也同样导致回水温度偏高。


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文章分类: 高效机房
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