在高效率制冷机房技术中,冷却塔风水对冷却塔效率的影响是什么?
在采用水冷式制冷机的中央空调系统,冷却塔的散热效率直接影响制冷机的COP,在高效机房系统里冷却塔就成为保持冷水机组在高COP运行状态的焦点之一,开式冷却塔是中央空调系统常用的散热设备,在散热过程里冷却水蒸发而带走更多的热量,从学术角度而言是个产生质量与热传递的热交换器( heat and mass transfer heat exchanger )跟水/水或冷媒/水的热交换器不一样,可以简单使用 LMTD ( Logarithmic Mean Temperature Difference )计算它的热交换量;冷却塔的迫近度( 冷却水回水温度 - 进塔空气湿球温度 )越小,代表在这特定环境里能带走的热量越大,冷却效率越高,行内经常使用冷却塔效率作为参数。
冷却塔效率的概念:
在室外湿球温度一定的情况下,冷却塔效率越高,冷却塔的换热温差越小,冷却水回冷机的温度就越低。而影响冷却塔效率的,常見情況是風水比不在最佳比例。在室外湿球温度和冷却塔有效换热面积一定的情况下,影响冷却塔效率的主要因素是风水比,即流经冷塔的风量与水量的质量比。冷却塔效率与风水比的关系如图1所示。在一定的室外湿球温度下,风水比越大,冷却塔效率越高,但当冷却塔效率达到 80%左右时,进一步提高风水比,效率已很难有所提高,因此在正常情况下,应把风水比调到这一状态。通常情况下这一状态的风水比在1.0至1.5之间。
实际工程中常见的问题是风水比不在最佳比例,风量过小或水量过大,导致单台冷却塔效率偏低有以下几种可能性:
壹
冷却塔风机采用皮带轮传动,这种传动方式可靠性较差,容易出现皮带打滑、风机丢转等现象。同时,风机电机位于室外,受日晒、雨淋影响,容易损坏。这些因素造成冷却塔的实际风量往往低于设计值,造成风量过小,从而容易出现风水比偏小的现象。
贰
另一类导致风水比偏低的原因是水量过大。“水量过大”有两个含义:
- 冷却侧整体水量偏大;
- 在多塔并联时,由于分水未能达到平衡,特别是在局部冷却塔使用模式中, 水力不平衡导致的某些冷却塔或冷却塔的某个局部水量过大。
(1)单台冷却塔自身的水力不平衡,由于布水不均匀的问题,冷却塔內部份填料面积拥有过大的流量,而另一些填料则几乎没有水流经,这既是对冷却塔换热面积的浪费,又会造成过流的水量未经充分冷却便进入冷却水回水。
(2)冷却塔水力不平衡有两种后果,一般中央系统中都会有不止一台的冷却塔,如果这些冷却塔的进水或出水出现较为严重的不平衡,就会导致一些冷却塔处于大流量,另一些冷却塔水量不足的情况。对于那些流量过大的冷却塔,部分冷却水未得到充分冷却便回到制冷机中,造成冷机进水温度偏高, 降低COP。而水量不足的冷却塔有可能变得布水不均匀,不能完全使用填料,减少散热能力也同样导致回水温度偏高。
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