关于空调冷却水系统几个问题的探讨

 1 冷却水温度对冷水机组制冷量的影响

　　我们都知遭 :从运行费来讲，在蒸发温度和压缩机转数一定的情况下，冷凝温度越低，制冷系数越大，耗电量就越小。据测算，冷凝温度每增加1℃，单位制冷量的耗功率约增加3%-4%.所以，从这一角度来讲，保持冷凝温度稳定对提高冷水机组的制冷量是有益的。但为达到此目的，需采取以下措施:增加冷凝器的换热面积和冷却水的水量;或提高冷凝器的传热系数，但是，对于一个空调冷却系统来说，增加冷凝器的面积几乎是不可能的。增加冷却水的水量势必增加水在冷凝器内的流速，这将影响制冷机的寿命，同时还增加了冷却水泵的耗电和管材浪费等一系列问题，而且效果也不尽理想。增大冷却塔的型号，考虑一定量的富余系数尚可，但如果盲目加大冷却塔的型号，以追求降低冷却水温也是得不偿失的，而且，冷却水温度还受当地气象参数的限制。提高冷凝器冷却水侧的放热系数，是实际和有效的，而提高放热系的有效途径是减小水侧的污垢热阻，对冷却水补水进行有效的处理.

2 冷却水的补水问题
冷却塔水量损失，包括三部分 :蒸发损失，风吹损失和排污损失，即:
Qm=Qe+ Qw+Qb

式中 :Qm为冷却塔水量损失；Qe为燕发水量损失；Qw为风吹量损失；Qb为排污水量损失。

(1) 蒸发损失

Qe= (0.001+0.00002θ) Δt Q (1)

式中 :Qe为蒸发损失量； Δt为冷却塔进出水温度差；Q为循环水量；θ为空气的干球温度。


(2) 风吹损失水量

对于有除水器的机械通风冷却塔，风吹损失量为
Qw=(0.2%～0.3%)Q (2)

(3) 排污和渗漏损失
该损失是比较机动的一项，它与循环冷却水质要求、处理方法、补充水的水质及循环水的 浓缩倍数有关 .浓缩倍数的计算公式:
N =Cr/Cm

式中 :N为浓缩倍数；Cr为循环冷却水的含盐量；Cm为补充水的含盐量.

根据循环冷却水系统的含盐量平衡，补充水带进系统的含盐最应等于排污，风吹和渗偏水中所带走的含盐量 .

QmCm= (Qw+Qb)Cr


N =Cr/Cm=Qm/(Qw+Qb)=( Qe+ Qw+Qb)/( Qw+Qb) (3)


Qm= QeN/(N 一1)
浓缩倍数为补充水含盐量和经浓缩后冷却水中的含盐量之比，《建筑给水排水设计手册》推荐 N值，一般情况下最高不超过5～6。N值过大，排污和渗漏损失大，必然造成水浪费，N值过小，补水量小，冷却水浓度大，会造成系统的污垢和腐蚀。
由式(1)可以计算出蒸发水量，再由(2)风吹损失水量，最后由式(3)计算出排污和渗漏损失水量。

3 冷却水的水质
目前，由于空调冷却系统大多数为敞开式循环系统，它效果好，造价低，在工程中得到广泛应用，但是经蒸发冷却后浓缩，水中的 C,Mg,Cl,Si等离子，溶解固体，悬浮物相应增加，由于空气中和水福化接触，溶氧量增加，CO大量散失，游离的CO含量降低，碳酸钙浓度降低，制冷1_t大幅度下降.如不加强管理，空气中污染物如灰尘、杂物进人系统，会繁殖徽生物绿澡及粘泥，此时污垢和粘泥可引起垢下腐蚀，而腐蚀产品又形成污垢，最后造成设备及管道演蚀穿孔而被停机，冷却水的水指标。目前尚无确切的资料和标准，空调冷却水对水质的要求幅度较宽，主要应从冷却水对设备腐蚀，积垢堵塞及设备清洗难易等情况考虑，其参考指标见下表

针对以上分析，冷却水在冷却塔内蒸发散热的过程中水质不断发生变化，引起积垢、腐蚀和堵塞，目前，空调冷却补水多采用自来水，对于大型的空调冷却水系统，仅靠补充少量优质自来水是不起作用的，冷却水必须进行处理。 

4 循环冷却水处理

由于空调冷却水系统的结垢、腐蚀和藻类滋生不是在短期内形成的，也不会在短期内对系统有破坏性的影响，所以，往往得不到运行管理人员足够的重视。另外 .由于空调冷却水系统比较简单，设计人员对其重视不够，并且，冷却水的处理是给排水专业和暖通专业均相关的专业，而冷却水系统多是由暖通专业人员搞，所以，难免造成先天设计不尽合理 .在设计过程中针对空调冷却水系统易结垢腐蚀和菌藻滋生的特点，其处理方法也与冷冻水系统有所不同。冷却水的处理方法可分为化学法和物理法。

(1) 化学法。目前，大型冷却水系统多采用化学方法，为此必须在冷却水中加入阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂及其配套的清洗剂等，从而形成了冷却水的全套水处理技术。可供设计大型空调冷却水处理的参考。化学处理方法的原理如图1。由于阻垢可保证传热效果(节能)，级蚀剂、杀菌灭藻剂可减少设备腐蚀，延长设备寿命均属正效益，所以被世人所关注，国外各大水处理公司都把此技术作为第一重点来抓，据报道1987年工业水处理剂(冷却水部分)销誉值为5.86亿美元，年初1992年销售值为7.65亿美元，年增长率为6写。近几年来，随着我国国民经济的快速发展，对水处理剂的研究和开发也有了长足的发展.

(2) 加药处理法:该方法较早应用于热水锅炉和船泊水处理，近几年来，该方法也被用于冷却水系统，常用的药剂多为固态晶体硅酸盐被膜缓蚀剂。实践证明，有以下几点需要注意:不同的被膜剂要求有不同的溶解温度，对于把加药灌设在循环水系统上的，水温往往能达到溶

解温度，而对于把加药灌设在补水系统上的，应特别注意防止水温过低，如果水温过低，被膜缓蚀剂的溶解不好，就会影响缓蚀的作用。

(3) 物理方法:是近几年开始普遍广泛使用的一种方法，该方法运行费用低、使用方便、易于控制、无污染是一种比较理想的水处理方法，实际上国外早在60年代便把注意力由化学方法转移到物理方的开发上来。目前，应用的物理方法有磁力法、电解法、超声法、静电法等。

电解法能抑制水垢的附着，但是除垢不彻底，且具有电解孔蚀的危险 ;早期应用的磁力法稳定性比较差，长时间使用不能控制积垢，必须定期清扫积聚在控制器中的氧化铁;而静电法则克服了上述诸方法的缺点，并且，除了防垢和溶垢外，还有显著的杀菌灭藻的效能。但是静电法和电子水处理法缓蚀作用较专用的化学缓蚀略低，在一般空调冷却水系统内可不考虑采用其它缓蚀方法。而在一些对缓蚀要求较高的系统最好同时适量添加一些缓蚀剂，可获得更好效果。

加药处理法和物理处理法的工艺见图 2.

5 冷却水系统的管道布置

冷却水系统的管道布置虽然比较简单，但如果考虑不周，也会出现一些问题。由于循环冷却水系统是开式系统，如果冷却塔集水盘容积小或冷却塔距水泵距离太远及并联运行的冷却塔出水管阻力平衡严重失调，就会使空气混入水中，进入水泵并压入管道中，引起严重的水锤致使水泵出水管及其管件损坏。所以，冷却水系统应注意下列几个问题 :

(1) 冷却塔并联使用时管道阻力平衡，冷却塔与泵的距离不能太远；泵应布置在冷水机组的前边(即将冷却水压入冷水机组中);并且，泵应作成自灌式;避免泵的吸水管上下翻弯。另外，冷却泵、冷水机组、冷却塔宜做成一一对应，以便于调节和流量平衡，如果不能实现上述控制时，应采用自动控制系统，冷却塔的进出口处均应设电磁阀，且应同步开、关。或在每台冷却塔的进、出水管上设置平衡阀以保证每台冷却塔的进水量满足其额定流量.为提高吸水管的集水量，设计吸水管时可适当加大吸水管的管径。

(2) 选择冷却塔时首先应注意产品样本给出的性能参数与该产品实际性能的差距。其中包括产品样本的不实及工程建设地点的气象条件与产品标定性能的测试条件不同等因素。要按照工程地点的气象条件进行校核。并应根据该产品的工程应用经验采取相应的调整措施。有时不得不采用较大的裕量系数。

(3) 冷却塔一般安装在高层建筑的裙房屋面。因距离主楼较近，所以尚应考虑冷却塔的吸风距离、防火、噪声、漂雾等问题。关于冷却塔的吸风距离国家规范作了详细的规定。

(4) 选择冷却水泵时要根据冷却水系统的循环阻力，输水高差及自由水头决定，不宜富裕过多。水泵的流量应按校核后的冷水温差决定。多台泵并联工作时要按并联曲线进行计算和校核。不能盲目地按台数进行水量叠加。

(5) 关于冷却水系统的集水池，以往在设计冷却水设备时，其集水池的容积大多按冷却水量
的10%设置(见空调制冷手册)。这一要求在选用集水型冷却塔时已不适用.集水型冷却塔带有自身的集水箱，其容量较小，但实际证明亦能满足冷却水泵工作的需要。目前的空调冷却水系统，白于受建筑条件的限制，多数无法设置大型、符合10%冷却水觉要求的集水他。所以，依靠冷却塔本身的集水箱并做好水位保持及补水即可。有关资料推荐，集水箱的容积一般为冷却水量的2%一3%，建筑条件许可增设水池，其容量也不宜过大，不需要按冷却水量的1O%设置。只要能容纳冷却水系统的水量,能够保证冷却水泵正常起动和工作即可。

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