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影響冷水機綜合效能的六種因素
從運行費來講，在蒸發(fā)溫度和壓縮機轉(zhuǎn)數(shù)一定的情況下，冷凝溫度越低，制冷系數(shù)越大，耗電量就越小。據(jù)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(wěn)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(shù)，但是，對于一個空調(diào)冷卻系統(tǒng)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(nèi)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(shù)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?shù)貧庀髤?shù)的限制。提高冷凝器冷卻水側(cè)的放熱系數(shù)，是實際和有效的，而提高放熱系的有效途徑是減小水側(cè)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(fā)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(fā)水量損失；Qw為風吹量損失；Qb為排污水量損失。
(1) 蒸發(fā)損失 Qe= (0.001+0.00002θ) Δt Q
(1) 式中 :Qe為蒸發(fā)損失量； Δt為冷卻塔進出水溫度差；Q為循環(huán)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
(3) 排污和滲漏損失 該損失是比較機動的一項，它與循環(huán)冷卻水質(zhì)要求、處理方法、補充水的水質(zhì)及循環(huán)水的 濃縮倍數(shù)有關 .濃縮倍數(shù)的計算公式: N =Cr/Cm 式中 :N為濃縮倍數(shù)；Cr為循環(huán)冷卻水的含鹽量；Cm為補充水的含鹽量. 根據(jù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的含鹽量平衡，補充水帶進系統(tǒng)的含鹽應等于排污，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(shù)為補充水含鹽量和經(jīng)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(tǒng)的污垢和腐蝕。 由式(1)可以計算出蒸發(fā)水量，再由(2)風吹損失水量，后由式(3)計算出排污和滲漏損失水量。
3 冷卻水的水質(zhì) 目前，由于空調(diào)冷卻系統(tǒng)大多數(shù)為敞開式循環(huán)系統(tǒng)，它效果好，造價低，在工程中得到廣泛應用，但是經(jīng)蒸發(fā)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，由于空氣中和水福化接觸，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(tǒng)，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(chǎn)品又形成污垢，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(diào)冷卻水對水質(zhì)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(nèi)蒸發(fā)散熱的過程中水質(zhì)不斷發(fā)生變化，引起積垢、腐蝕和堵塞，目前，空調(diào)冷卻補水多采用自來水，對于大型的空調(diào)冷卻水系統(tǒng)，僅靠補充少量自來水是不起作用的，冷卻水必須進行處理。
4 循環(huán)冷卻水處理 由于空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕和藻類滋生不是在短期內(nèi)形成的，也不會在短期內(nèi)對系統(tǒng)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(diào)冷卻水系統(tǒng)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(yè)和暖通專業(yè)均相關的專業(yè)，而冷卻水系統(tǒng)多是由暖通專業(yè)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(diào)冷卻水系統(tǒng)易結(jié)垢腐蝕和菌藻滋生的特點，其處理方法也與冷凍水系統(tǒng)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(tǒng)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(diào)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(jié)能)，級蝕劑、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重點來抓，據(jù)報道1987年工業(yè)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(jīng)濟的快速發(fā)展，對水處理劑的研究和開發(fā)也有了長足的發(fā)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(tǒng)，常用的藥劑多為固態(tài)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(huán)水系統(tǒng)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(tǒng)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(zhuǎn)移到物理方的開發(fā)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*，且具有電解孔蝕的危險 ;早期應用的磁力法穩(wěn)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，還有顯著的殺菌滅藻的效能。但是靜電法和電子水處理法緩蝕作用較的化學緩蝕略低，在一般空調(diào)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)可以同時適量添加一些緩蝕劑，可獲得更好效果。
5 冷卻水系統(tǒng)的管道布置 冷卻水系統(tǒng)的管道布置雖然比較簡單，但如果考慮不周，也會出現(xiàn)一些問題。由于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是開式系統(tǒng)，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(lián)運行的冷卻塔出水管阻力平衡嚴重失調(diào)，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。
6 所以，冷卻水系統(tǒng)應注意下列幾個問題 :
(1) 冷卻塔并聯(lián)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(diào)節(jié)和流量平衡，如果不能實現(xiàn)上述控制時，應采用自動控制系統(tǒng)，冷卻塔的進出口處均應設電磁閥，且應同步開、關?；蛟诿颗_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(chǎn)品樣本給出的性能參數(shù)與該產(chǎn)品實際性能的差距。其中包括產(chǎn)品樣本的不實及工程建設地點的氣象條件與產(chǎn)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(jù)該產(chǎn)品的工程應用經(jīng)驗采取相應的調(diào)整措施。有時不得不采用較大的裕量系數(shù)。 (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(guī)范作了詳細的規(guī)定。
(4) 選擇冷卻水泵時要根據(jù)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)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(lián)工作時要按并聯(lián)曲線進行計算和校核。不能盲目地按臺數(shù)進行水量疊加。
(5) 關于冷卻水系統(tǒng)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(diào)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(diào)冷卻水系統(tǒng)，白于受建筑條件的限制，多數(shù)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(tǒng)的水量,能夠保證冷卻水泵正常起動和工作即可。 一般冷水機組對冷卻水溫度的要求是進水溫度為32。C, 出水溫度是37。C。在這額定工況下，冷水機組能在額定的正常負荷下保證冷媒水的出水溫度在額定工況下保持7。C。冷水機組電機同樣在額定正常工作電流下運行工作。但是冷水機組在同樣的制冷量不變的情況下，如果冷卻水溫度偏離所要求的水溫，例如冷卻水溫上升1。C，冷水機組電機負荷上升1.6%，機組制冷效率降低，cop降低4％。 我們都知道:從運行費來講，在蒸發(fā)溫度和壓縮機轉(zhuǎn)數(shù)一定的情況下，冷凝溫度越低，制冷系數(shù)越大，耗電量就越小。據(jù)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(wěn)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(shù)，但是，對于一個空調(diào)冷卻系統(tǒng)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(nèi)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(shù)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?shù)貧庀髤?shù)的限制。提高冷凝器冷卻水側(cè)的放熱系數(shù)，是實際和有效的，而提高放熱系的有效途徑是減小水側(cè)的污垢熱阻，對冷卻水補水進行有效的處理.