中央空调冷却系统技术改造项目改造

杨飞　漆雅庆　冯超　高富强

摘 要：某食用菌企业中央空调冷却塔的散热效率低、冷却水流量小，夏季制冷主机的冷却水进水温度大大高于进水温度设计要求，导致机组制冷效率大幅下降，能耗大幅升高。针对现有冷却系统已存在问题，将中央空调系统原有的5台散热效率低的冷却塔更换为5台散热效率更高的方形横流式二面进风冷却塔，另外将冷却水系统供回水管径加大，将3台流量较小的冷却水泵更换为流量更大的冷却水泵，从而提高冷却水系统的冷却水流量，进一步提高散热效果，达到节能降耗的目的，既降低了企业运行成本，又具有显著的环境效益。

关键词：中央空调系统 冷却塔 节能改造

中图分类号：TU831 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（a）-0106-02

某食用菌企业主要产品为金针菇，主要工序为培养基制作、灭菌、培养和采收。企业设有中央空调系统，冷水机组产生的冷冻水通过DD吊顶冷风机向培养室、生育室、冷却间供冷，总共有9台水冷式冷水机组，总功率为2 315 kW，总制冷量为12 031 kW。冷水机组全年运行365 d，每天运行24 h。目前，中央空调系统电力消耗占企业总电力消耗的70%以上。

中央空调系统一般主要由制冷壓缩机系统、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组成，如图1所示。制冷压缩机组通过压缩机将空调制冷剂压缩成液态后送蒸发器中，冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入蒸发器盘管中与冷媒进行间接热交换，这样原来的常温水就变成了低温冷冻水，冷冻水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空气热量，产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间，从而达到降温的目的。冷媒在蒸发器中被充分压缩并伴随热量吸收过程完成后，再被送到冷凝器中去恢复常压状态，以便冷媒在冷凝器中释放热量，其释放的热量正是通过循环冷却水系统的冷却水带走。冷却循环水系统将常温水通过冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管后，再将这已变热的冷却水送到冷却塔上，通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷，与大气之间进行充分热交换，使冷却水变回常温，以便再循环使用。

额定工况下中央空调制冷主机对冷却水温度的要求是进水温度为32 ℃，制冷主机能保证冷媒水出水温度保持在7 ℃。如冷却水温度偏离所要求的水温，每上升1 ℃，制冷主机产生同样制冷量时电机负荷则会上升1.6%，导致机组制冷效率降低、COP降低4%。

项目改造前，公司的中央空调冷却塔的散热效率低、冷却水流量小，夏季制冷主机的冷却水进水温度高达39.8 ℃，大大高于进水温度32 ℃的设计要求，导致制冷主机所产生的热量无法按设计排除，主机运行负荷加大，冷凝器运行温度升高，机组制冷效率大幅下降，能耗大幅升高。

1 节能改造技术原理

针对现有冷却系统已存在问题，将中央空调系统原有的5台散热效率低的冷却塔更换为5台散热效率更高的方形横流式二面进风冷却塔，新设备技术指标如下。

（1）采用薄膜式填料，薄膜式阻燃型淋水填料散热面积大，热力性能高，集导风、散热、收水功能于一体。该填料采用真空吸塑而成，整张悬挂式安装，填料自动定位，无需胶水粘结，方便安装、拆卸、清洗而不至于破坏填料，同时也完全解决了填料因胶水粘结而易变脆的缺点，从而延长使用寿命。

（2）利用流体对称均匀分布原理，内接管设计使进入冷却塔左右两侧播水盆的水量均匀一致，解决了外接管给水时分配不均匀时冷却塔热力性能下降的缺陷。在系统连接时无需安装水量平衡调节阀和外接管弯头等设备材料，为用户节省材料、安装费用及时间，同时内接管设计使冷却塔占用空间更少、外观更美。

（3）传统产品的填料区中间设计有横梁和立柱，水流经填料后不可避免地会流经该横梁和立柱，加上风机的抽力作用，流经该横梁的水会被抽出塔外，造成漂水，漂水率高达0.1%～0.3%。新设备则采用创新式设计，填料区中间无任何横梁，水不会漂出塔外，且采用的填料自带收水器和导风蜂窝，漂水率小于0.001%。

（4）淋水填料采用整张悬挂设计，有效解决了淋水填料分层而使冷效下降的缺陷，同时设备生产商采用先进全自动填料生产设备和优质PVC平片、实现了长度高达4 m的整张填料的生产，仅该项改进就能提高冷效2%～3%。

（5）机翼型冷却塔专用风机，低转速运行设计，保证冷却塔在低噪音状态下运行；薄膜式型填料独特的结构设计，有效增大水膜面积，降低滴水噪声。填料底部浸入水盘的冷水水位以下，冷却水可成薄膜状连贯地流入冷水盘内，最大限度避免了水流声；播水盆上加盖，进水口处加设水的消能缓冲装置，可以较好地控制进水口的水声，同时能保持水的清洁，防止阳光直射，抑制播水池内藻类植物的生长。冷却塔的噪音主要来自其自身的机械系统，新设备在设计时非常有效地回避了机械声源，利用优异的传动及转动系统，如采用SKF的电机轴承、NSK的减速机轴承、MITSUBOSHI传动皮带，以更有效地降低冷却塔噪声。

（6）根据相对较低的气水比关系，设备生产商设计出低转速高风量风机系统，配合专利技术且配置相对较大散热面积的填料，不只在冷却塔本身能耗下降和漂水率控制在极小范围外，其较低的出水温度运行对主制冷机提高COP值也有较大帮助。

除采用新型冷却塔外，同时加大了冷却水系统供回水管径，将3台流量较小的冷却水泵更换为流量更大的冷却水泵，从而提高冷却水系统的冷却水流量，进一步提高了散热效果，达到节能降耗的目的。

中央空调冷却系统技术改造项目投资主要包括设计及技术服务费用、施工管理费用、建筑工程费用、安装工程费用及设备采购费用等，总投资额为人民币94.2万元。

2 项目节能效果

受审核项目完成后，由运行人员通过计量表对设备的运行状况进行监测并记录，形成月度的统计台账用于分析改造前后中央空调冷却系统技术改造系统运行状况（见表1）。

项目改造前的基准期，中央空调系统耗电量为2 112万kW·h、产品产量为2 172 309 t，基准期单位产品综合电耗为9.72 kW·h/t；项目改造后的对比期，中央空调系统耗电量为2 383万kW·h、产品产量为2 969 383 t，对比期单位产品综合电耗为8.03 kW·h/t。根据《节能项目节能量审核指南》计算该项目的节电量，则：

项目年节电量=（基准期单位产品综合电耗-对比期单位产品综合电耗）×基准期单位产品年产量

=（9.72 kW·h/t-8.03 kW·h/t）×2 172 309 t×10-4

=368.67万kW·h

3 结语

经核算，中央空调冷却系统技术改造项目可实现年节电量368.67万kW·h，明显降低了企业电费成本。按火力发电每生产1 kW·h电力排放1.052 3 kg CO2、8.03 g SO2、6.9 g NOX和3.35 g烟尘计算，该项目相当于减少排放3 880 t CO2、30 t SO2、25 t NOX和12 t烟尘，具有显著的环境效益。

参考文献

[1] 国家发展改革委，财政部.节能项目节能量审核指南[Z].2008.

[2] GB/T 2589-2008，综合能耗计算通则[S].北京：中国标准出版社，2008.

[3] GB/T 15316-2009，节能监测技术通则[S].北京：中国标准出版社，2009.