中央空调冷却水系统设计探讨

黄尧锟

摘 要：本文主要针对中央空调冷却水系统设计展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对设计方案作了阐述，并给出了一系列相应的设计措施，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：中央空调；冷却水系统；设计

1 总体方案设计

考虑实际应用的高效性、节能性及建筑特点和空调工程，此设计采用目前空调系统中应用最为广泛的机械通风冷却塔循环水系统，选择在地下一层机房内放置HYS系列水冷式螺杆冷水机组一台。

2 设计方案阐述

2.1 冷却水循环系统的冷却水量

2.2 冷却塔

冷却塔的作用是使需要冷却的水在塔内主要借助于水的蒸发冷却作用而得到降温。为了充分利用水自愿，降低城市自来水供水官网的负荷，同时也为了降低运行费用，用于空调制冷系统冷凝器的冷却水都是采用冷却塔处理而循环使用的。

冷却塔有开式环路冷却塔和闭式环路冷却塔两大类。一般常见的冷却塔多为开式环路冷却塔。从构造上来分，目前使用的定型冷却塔产品大致有：逆流式、横流式、蒸发式和引射式四种类型。通常后三种的外形以方形（或矩形）为主，第一种则有方形和圆形两种外形。逆流式冷却塔常用于制冷空调系统，横流式冷却塔常用于热负荷较大的工业水冷却。

2.3 冷却塔的选择

首先应根据工程设计资料计算需要的冷却水量（一般情况下可以按1KW制冷量配用冷却水量0.25～0.50m3/h估计），然后根据对冷却塔的技术要求选择型号规格。在选定时，尚需复核所选择冷却塔的尺寸（指占地面积和高度）是否适合现场的安装条件，要根据冷却塔的运行质量核算冷却塔安装位置的楼板（或屋面板）结构的承受能力。要重视所选冷却塔在运行时的噪声水平，使满足环境噪声要求。选择理想的冷却塔还要重视它的能耗指标和价格以及飘散现象对周围环境的影响。

从冷却塔流出的冷卻水温度与进塔空气的湿球温度之差叫做冷幅高。一般（t2-ts）为4～6℃。冷却塔出水温度t2应当等于冷凝器的进水温度。

冷却塔的进、出水温差△t=（t1-t2）称为冷却度。根据冷却度不同，机械通风式冷却塔可分为标准型（△t=5℃左右）、中温型（△t=10℃左右）和高温型（△t=20℃左右）三种。

根据冷却水量和冷却水供、回水温度便可以选择冷却塔。冷却水的冷却效果主要取决于空气的湿球温度（为28.2℃），因此，冷却塔产品的技术资料都是在既定的空气湿球温度下（一般是28℃）的数据。如果设计条件与产品技术要求不符，则需对产品的技术数据进行修正。另外，冷却塔的性能与冷却水的进、出口温度关系很大。从热平衡角度分析，对既定的冷却塔，温差越大，处理水量越小。可以根据当地的气象条件（环境空气的湿球温度）、冷却度、冷幅高（或进水温度）及处理水量，按冷却塔选用曲线或冷却塔选用水量表来选择。本设计就是利用冷却塔选用曲线图选型的。

选择冷却塔时还应考虑以下因素：周围环境对噪声的要求；防止飘水对周围环境的影响；考虑有无防火、防冻要求等。对于溴化锂吸收式冷水机组的冷却水系统，还应考虑冷却水温度过低会引起溴化锂溶液结晶的问题。

2.4 冷却水系统的补水量

冷却水系统中，冷却水量的损失一般包括蒸发损失、嫖水损失、排污损失和泄漏损失等。其中，蒸发水量损失是随空调负荷变化而变化的，排污损失可以由人控制。根据相关资料得知，电动制冷时，冷却塔的补水量取冷却水量的1%～2%；溴化锂吸收式制冷机组的补水量取冷却水量的2%～5%。

2.5 冷却水箱的确定

冷却水箱的功能是增加系统的水容量，使冷却水泵能稳定地工作，保证水泵吸入口充满水不发生空蚀现象。计算冷却水箱容积根据冷却水循环量和管道的长度而定，一般按水箱能贮存1～1.5min循环水量来确定其容积，即为冷却水循环量的1.6%～2.5%；根据文献中介绍，逆流式冷却塔由于干燥到正常运行所需附着水量约为标准循环水量的1.2%。但是，通过对实际工程的多次观察发现：循环水开始启动后，水从冷却塔布水器流到集水槽约需10s左右，不同的塔型、型号有差别，考虑安全因素，按20s计，贮水量仅为小时循环的0.56%，取0.6%。因此，目前空调工程中，冷却塔设在建筑物的屋顶上，空调冷冻站设在建筑物的底层或地下室。水从冷却塔的集水槽出来以后，直接进入冷水机组而不设水箱。当空调冷却水系统仅在夏季使用时，该系统是合理的，它运行管理方便，可以减小循环水泵的扬程，节省运行费用。

2.6 冷却水的水质要求

循环冷却水系统对水质有一定的要求，既要阻止结垢，又要定期加药，并在冷却塔上配合一定量的溢流来控制pH值和藻类生长。

2.7 冷却水量的计算

2.7.1 冷凝器的热负荷计算

2.7.3 冷却水箱的选择

冷却水箱的容积根据冷却水量和管道的长度而定，一般按水箱能贮存1～1.5min循环水量来确定其容积，即为冷却水循环量的1.6%～2.5%，本设计为确保安全起见，取2.5%，因此，冷却水箱的容积为：

25.8×2.5%=0.646m3/h

查手册选取公称容积为1.0的方形水箱，1400×900×1100。

2.7.4 冷却塔的选择

（1）冷却塔的选择方法

本设计从冷却塔流出的冷却水温度为30℃，该地区冷却塔空气的湿球温度为28.2℃。

冷幅高为t2-ts=30-28.2=1.8℃，冷却水量为25.8。

冷却度为△t=t1-t2=35-30=5℃，本设计所选的冷却塔为标准型冷却塔，在5NB型逆流式冷却塔热工性能曲线上，从湿球温度为28.2℃与进水温度为35℃线交点作平行于进水温度轴的平行线；与温差为5℃线相交后，引垂线向下；与水流量为25.8m3/h线相交在5°-30线上方，可见选择5NB-30型，即满足要求。选定5NB-30系列圆形逆流标准低噪声玻璃钢冷却塔，其特性参数如表1所示。

表1 冷却塔的特性参数如下

（2）冷却塔的补水量

根据相关资料得知，电动制冷时，冷却塔的补水量取冷却水量的1%～2%，考虑到运行安全性，本设计取1.8%，由于本设计没有单独设冷却水箱，利用了冷却塔底部集水盘贮存水，所以冷却塔的补水量即为冷却水箱的补水量。

3 结论

综上所述，冷却水系统是中央空调系统的一个重要的组成部分，因此，正确合理地设计空调水系统是整个空调系统正常运行的重要保证，我们需要做好中央空调冷却水系统的设计工作，以保障中央空调的正常运行。

参考文献

[1]王宏.中央空调水系统设计研究[J].科技创新导报.2009（30）.

[2]薛贵钰.空调冷却水系统设计问题的探讨[J].科技创业家.2012（23）.