機械通風(fēng)冷卻塔與無風(fēng)機冷卻塔分析報告

郴州項目中央空調(diào)無風(fēng)機冷卻塔與機械通風(fēng)冷卻塔從初投資成本和性能及后期運行維護成本分析湖南美世界物業(yè)管理有限公司暖通工程師：吳超彪目 錄1結(jié)構(gòu)方式與冷卻原理 表4中冷卻塔按每天12小時，每月運行30天計算的全年6個月耗水量；2）、從二種冷卻塔耗水量比較可知，機械通風(fēng)方形橫流冷卻塔全年節(jié)約水量35283.6噸。3）、無風(fēng)機塔一般設(shè)計有專用的補水水池，浪費占地面積和增加施工難度。機械抽風(fēng)則無須設(shè)置?？刂品绞脚c節(jié)能途徑無風(fēng)機冷卻塔無風(fēng)機冷卻塔的控制主要體現(xiàn)在水泵的控制方面。如果可以通過在出水管路上設(shè)置傳感器控制水泵的轉(zhuǎn)速，從而控制進入冷卻塔的水流量。流量調(diào)整的同時，冷卻水泵的揚程同樣也被調(diào)整，影響噴口水流速，從而導(dǎo)致散熱性能急劇降低。因此局限性較大。機械通風(fēng)冷卻塔雙速恒溫自動控制冷卻塔作為制冷空調(diào)系統(tǒng)的重要部分，在設(shè)計時通常按照“最不利工況”進行產(chǎn)品選型，在“非最不利工況”（如部分負荷狀態(tài)下）與過渡季節(jié)，如果對冷卻塔的風(fēng)機進行有效的控制，就可以達到顯著的節(jié)能目的。因此，如果采用機械通風(fēng)冷卻塔時可配置“冷卻塔雙速恒溫自動控制”系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制過程不須人工干預(yù)，完全處于自動狀態(tài)，其特點如下：軸流風(fēng)機風(fēng)量的變化與風(fēng)機轉(zhuǎn)速的變化成正比，當風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低為標準轉(zhuǎn)速的一半時，風(fēng)機的風(fēng)量也是標準風(fēng)量的一半，而同時其功耗只有標準功耗的八分之一?？梢姡捎秒p速電機省電是非常明顯的。另外，在低速運轉(zhuǎn)下，比高速運轉(zhuǎn)時降低噪音約5dB(A)，若處于自動停機的工作狀態(tài)，其噪音還可比低速運行時降低約3dB(A)，可降低冷卻塔運行噪音。溫度調(diào)節(jié)控制當環(huán)境的濕球溫度降低時，冷卻塔的冷卻能力增加，出水溫度降低，在出水溫度管路上加設(shè)溫度傳感器，感知水溫變化從而調(diào)節(jié)風(fēng)機的運轉(zhuǎn)方式：改變運轉(zhuǎn)速度；控制風(fēng)機的運轉(zhuǎn)臺數(shù)或者控制風(fēng)機的起停，達到節(jié)能的目的。綜合運行能耗分析機械通風(fēng)冷卻塔配套風(fēng)機電機的功率確定機械通風(fēng)冷卻塔風(fēng)機電機功率參考“中小型玻璃纖維增強塑料冷卻塔”GB7190.1-1997中C型塔Δt=5℃的工況選定，根據(jù)其規(guī)定，實測耗電比不大于0.04kW(m3/h)，為了便于對照設(shè)計計算，還參考了一些廠家的配套功率，具體工程應(yīng)以具體產(chǎn)品樣本進行校核。以下分析案例為300噸機械通風(fēng)冷卻塔配套風(fēng)機電機的額定功率及風(fēng)機耗能，見表4。表5機械通風(fēng)塔配套風(fēng)機電機的額定功率冷卻水流量(m3/h)300電機功率(kW)7.5風(fēng)機能耗(kW)6.522注：通常風(fēng)機選用時應(yīng)考慮功率儲備系數(shù)，其值宜取1.10-1.15之間。折算掉儲備系數(shù)后即為風(fēng)能消耗，計算時小于20kW的電機其儲備按1.15折算，大于20kW的電機其儲備系數(shù)按1.10折算。兩種塔進水壓力比較無風(fēng)機冷卻塔進塔壓力參考某品牌冷卻塔比較機械通風(fēng)冷卻塔，具體情況見表5.表6兩種冷卻塔進水壓力比較無風(fēng)機冷卻塔機械通風(fēng)冷卻塔冷卻水流量(m3/h)300300進塔壓力(m)154.6水壓差(kW)10.4水泵及其電機能耗水泵的揚程=空調(diào)機組水頭損失+布水器所需水頭（或塔體揚程）+管道水頭損失，并假定冷卻塔的進出水管均從塔的底部接入，其中空調(diào)機組局部阻力按8mH2O計算，管道阻力按5mH2O計算。要得到水泵的能耗，必須先計算出泵的軸功率，并考查傳動效率、電動機的效率。文中以KQW型泵的參數(shù)進行論述，該型泵采用電機直接連接，機泵軸完全同心，傳動效率高，計算泵的能耗時該項忽略不計；電動機的效率以其額定工況的效率進行計算。其流量、揚程、電機功率電機效率、泵的軸功率，泵的能耗等數(shù)據(jù)見表6。表7兩種冷卻塔配套水泵能耗LFC-300配套水泵YHA-300配套水泵水泵型號KQW200/250-30/4(Z)KQW200/315-45/4(Z)流量(m3/h)300300揚程(m)3220功率(kW)4530軸功率(kW)31.2220.14電機效率(%)92.392.2能耗(kW)33.82421.844綜合能耗比較根據(jù)表5中機械通風(fēng)冷卻塔配套風(fēng)機電機的風(fēng)機耗能和表7中機械通風(fēng)冷卻塔配套水泵及無風(fēng)機冷卻塔配套水泵能耗數(shù)據(jù)，得出機械通風(fēng)冷卻塔和無風(fēng)機冷卻塔綜合能耗，具體內(nèi)容詳見表7。表8兩種冷卻塔的綜合能耗無風(fēng)機冷卻塔機械通風(fēng)冷卻塔冷卻水量(m3/h)300*55=16500300*55=16500水泵能耗(kW)33.824*55=186021.844*55=1201風(fēng)機能耗(kW)06.522*55=359塔總能耗(kW)（33.824+0）*55=1860（21.844+6.522）*55=1560能耗差(kW)1560-1860=-300節(jié)能效率(%)-300/1560=-19.23%由表8兩種冷卻塔的綜合能耗分析可知，冷卻水量為16500T/h的無風(fēng)機冷卻塔較機械通風(fēng)冷卻塔節(jié)能效率為負值（-19%），反而不節(jié)能。能耗小結(jié)如果把機械通風(fēng)冷卻塔系統(tǒng)改造成無風(fēng)機冷卻塔，其原有的循環(huán)水泵既使考慮選泵時形成的壓力富余，基本上不能滿足無風(fēng)機冷卻塔需增加的能量要求。兩種塔型的綜合能耗，無風(fēng)機冷卻塔的需增能耗值不能采用兩種塔型的進塔水壓差折算，必須通過比較兩種系統(tǒng)的水泵能耗及機械通風(fēng)冷卻塔的風(fēng)機能耗才能確定。分析可知，采用無風(fēng)機冷卻塔反而不節(jié)能。設(shè)備維護評價無風(fēng)機流力塔為使水噴為霧狀，其噴頭開孔非常?。趶?mm-5mm），噴頭對水質(zhì)要求甚高，稍有雜質(zhì)、泥污等其它東西進入冷卻水管，即可堵塞噴頭，因其銅質(zhì)材料，其成本較高，維修幾率大，同時因其逆流式結(jié)構(gòu)，維修難度較大。因為冷卻塔是開式循環(huán),實際上也是一個空氣濾塵器，其循環(huán)水的水質(zhì)很差，存在大量雜物，噴頭開孔過小，很容易被堵塞，而清理堵塞的噴頭時又必須停機并拆開塔，清理工作是相當麻煩的。所以無風(fēng)機流力塔可維護性較差。而機械通風(fēng)橫流塔開機時均可走到塔內(nèi)進行維護，機械使用壽命長，維護簡單。占地面積評價如一臺600的無風(fēng)機塔須要占地面積：4.8m*10.8m=51.84m2，如總系統(tǒng)須30臺合計18000m3/h的冷卻塔時，占地面積為：51.84m2*30臺=1555.2m2的占地盡面積，如考慮現(xiàn)場條件，分成風(fēng)組擺放時，為預(yù)留進風(fēng)距離和走道，占地更須擴大一倍。如一臺600的機械抽風(fēng)冷卻塔占地面積為：4.6m*6m=27.6m2，同樣總量為30臺合計18000m/h的冷卻塔時，占地面積為：27.6m2*30=828m2，只相當于無風(fēng)機塔的占地面積的53%，而節(jié)省了727.7m2的面積。表9占地面積的對比項目名稱(16500m3/h)無風(fēng)機冷卻塔機械抽風(fēng)冷卻塔冷卻塔占地面積1555.2m2828m2由表9兩種冷卻塔的占地面積相比，無風(fēng)機冷卻塔占地凈面積比較機械抽風(fēng)大一倍，在樓宇施工成本和經(jīng)濟效益上均要差一些。成本和市場占有率評價無風(fēng)機塔因單位體積散熱效率較差，須增加較大設(shè)備體積，因此成本比機械抽風(fēng)式強制排風(fēng)的冷卻塔成本高40%以上。在冷卻塔行業(yè)中，技術(shù)領(lǐng)先的一線品牌企業(yè)（包括歐美地區(qū)）都放棄了無風(fēng)機冷卻塔類型產(chǎn)品，均不生產(chǎn)此類無風(fēng)機冷卻塔?，F(xiàn)階段即使有生產(chǎn)此類無風(fēng)機產(chǎn)品的企業(yè)，其無風(fēng)機產(chǎn)品也只占的極少銷售量，約在行業(yè)中占有率≤1%。10成本對比和市場占有率對比分析名稱(16500m3/h)無風(fēng)機冷卻塔機械抽風(fēng)冷卻塔冷卻塔購買成本7,000,000元左右4,200,000元左右市場占率≤1%≥99%從表10可以看出，無風(fēng)機冷卻塔生產(chǎn)購買成本高出較多，同時在行業(yè)的占有率較小，只是一些個別的用戶仍在設(shè)計、生產(chǎn)和銷售此類型設(shè)備。結(jié)論無風(fēng)機塔早在上世紀七十年代已出現(xiàn)，不是什么新產(chǎn)品，由于許多技術(shù)原因（冷效差、耗能多、占地大、成本高等）現(xiàn)已被放棄；縱觀全國冷卻塔行業(yè)，只有個別品牌在個別市場領(lǐng)域憑借行業(yè)資源占有一席之地以外，其它市場無風(fēng)機冷卻塔逐漸淡出市場。無風(fēng)機產(chǎn)品為何在技術(shù)、結(jié)構(gòu)、能耗、水損失等方面存在弊端，為何在業(yè)主使用過程中反應(yīng)良莠不齊呢？原因有三：第一，在項目設(shè)計初期計制冷量遠大于實際運行負荷，在實際運行中因天氣，使用面積，節(jié)能運行等諸多因素，負荷只有設(shè)計負荷的40-60%。所以冷卻水溫根本不會超過報警指標。第二：濕球溫度未達極限：設(shè)計時的濕球溫度是每年的極限指標，可能在一年只會出現(xiàn)十天，五天，或者不會出現(xiàn)，所以冷卻塔出水溫度絕大部分時間在主機要求的回水溫度報警值以下，所以一直可以使用。第三：業(yè)主的專業(yè)人員不夠?qū)I(yè)：專業(yè)人員的專業(yè)知識不夠全面，無法理解冷卻水回水溫度的標準值與濕球溫度的關(guān)系。對冷卻塔的散熱原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)能耗的知識理解不夠充分。只要主機不報警、能運行即可的態(tài)度運行，大部份開發(fā)商聘用的暖通工程師沒有實踐經(jīng)驗導(dǎo)致采購無風(fēng)機冷卻塔。目前，隨著氣候變暖、業(yè)主的知識面逐步提升，對冷卻塔在中央空調(diào)運行中的重要性和節(jié)能性越來越重視。在項目設(shè)計初期、方案選型、廠家品牌、結(jié)構(gòu)材料、性能參數(shù)等方面對冷卻塔開始關(guān)注起來。部分無風(fēng)機冷卻塔使用情況：武漢五環(huán)廣場使用無風(fēng)機塔因使用效果不好，2年后改造成機械抽風(fēng)塔。湖南省國際會展中心使用無風(fēng)機塔降溫不夠，4年后改造成機械抽