中央空調系統一般主要由制冷壓縮機系統、冷媒(冷凍和冷熱)循環水系統、冷卻循環水系統、盤管風機系統、冷卻塔風機系統等組成。制冷壓縮機組通過壓縮機將空調制冷劑(冷 媒介質如R134a、R22等)壓縮成液態后送蒸發器中，冷凍循環水系統通過冷凍水泵將常溫水泵入蒸發器盤管中與冷媒進行間接熱交換，這樣原來的常溫水就 變成了低溫冷凍水，冷凍水被送到各風機風口的冷卻盤管中吸收盤管周圍的空氣熱量，產生的低溫空氣由盤管風機吹送到各個房間，從而達到降溫的目的。冷媒在蒸 發器中被充分壓縮并伴隨熱量吸收過程完成后，再被送到冷凝器中去恢復常壓狀態，以便冷媒在冷凝器中釋放熱量，其釋放的熱量正是通過循環冷卻水系統的冷卻水 帶走。冷卻循環水系統將常溫水通過冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤管后，再將這已變熱的冷卻水送到冷卻塔上，由冷卻塔對其進行自然冷卻或通過冷卻塔風機對其進 行噴淋式強迫風冷，與大氣之間進行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便再循環使用。在冬季需要制熱時，中央空調系統僅需要通過冷熱水泵(在夏季稱為冷凍水 泵)將常溫水泵入蒸汽熱交換器的盤管，通過與蒸汽的充分熱交換后再將熱水送到各樓層的風機盤管中，即可實現向用戶提供供暖熱風。

景觀式中央空調冷卻系統在工程中的應用 韓金山 摘 要:本文分析中央空調水系統中存在的巨大節能潛力，介紹了景觀式中央空調冷卻系統的工作原理及特點，并用工程實例說明其在中央空調系統中應用的節能、環保效果。 關鍵詞：中央空調 景觀系統 節能 變頻 1引言 能源是國民經濟發展的物質基礎，促進能源的合理、有效利用，對我國經濟發展和環境保護具有深遠的戰略意義?！百Y源開發與節約并舉，把節約放在首位”是我國的能源政策。據統計，我國有10％的能源消耗在建筑空調上，如果在空調系統的用能上能夠節約20％，則國家的總能耗就會降低2％，這是一個非?？捎^的數字。對于我國的節能具有重大意義。因此，研制、開發、推廣中央空調節能裝置對節約能源有著重要的經濟意義和廣闊的市場需求。 中央空調系統是一個龐大的設備群體，大量的統計結果表明，空調系統所消耗的電能，約占樓宇電耗的40—60%。長期以來，中央空調系統的性能選擇往往僅考慮其主機的最大制冷能力，各配套系統按最大負載量配置，這種選擇是單方面選擇，不是最合理的。在組成空調系統的各種設備中，水泵所消耗的電能約占整個空調系統的三分之一。早期生產的水泵普遍采用定流量工作，能源浪費非常嚴重。 在中央空調系統中，冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風機的容量是按照建筑物最大設計熱負荷選定的，且留有10%—15%的余量,在一年四季中，系統長期在固定的最大水流量下工作。由于季節、晝夜和用戶負荷的變化，空調實際的熱負荷在絕大部分時間內遠比設計負載低。圖1所示是建筑物熱負載年變化的曲線，圖2所示是建筑物熱負載日變化的曲線。由圖可見，與決定水泵流量和壓力的最大設計負載（負載率為100%）相比，一年中負載率在50%以下的運行小時數約占全部運行時間的50%以上。一般冷凍水設計溫差為5—7℃，冷卻水的設計溫差為4—5℃。系統在流量固定的情況下，全年絕大部分運行時間里，冷凍水、冷卻水的溫差僅為1—3℃，即在低溫差、大流量情況下工作，從而增加了管路系統的能量損失，浪費了水泵運行的輸出能量。中央空調冷卻塔耗電量在冷卻系統中占有很高的比例，以北京大學深圳醫院為例，2002年1-12月份達到30%。因此節約低負載時水系統的輸送能量和取消冷卻塔風機消耗的能量，具有重大意義。 2景觀式中央空調冷卻系統 21景觀式中央空調冷卻系統工作原理 現有中央空調機冷卻水降溫，仍普遍采用傳統的冷卻塔形式，冷卻塔是制冷系統中將熱量轉移到大氣的設備，這種傳熱方式有如下缺點，一是要用水泵把冷卻水提升到樓宇的頂端，在冷卻塔中散熱，能源浪費嚴重；二是冷卻水作用單一，巨大的勢能得不到利用。 為了解決現有中央空調機冷卻系統的不足，我們開發了一種景觀式中央空調冷卻系統（專利號：ZL 022498605）。該景觀式中央空調冷卻系統能夠在冷卻循環水的同時，為人們提供幽雅舒適的景觀，即美化了環境，改善了區域環境質量，又節約了能源，它取消了原冷卻塔風機的耗電，降低了循環水的落差，減少了水泵的輸入功率，使冷卻系統平均節約電能60%以上。 景觀由噴泉和流水組成，它能夠濕潤周圍的空氣，消除塵埃，凈化環境，噴泉射出的水柱與空氣撞擊，產生負氧離子，對人體頗有益處，被譽為“空氣長壽素”，一直受到人們的青睞。 22景觀式中央空調冷卻系統特點 一）節約能源 取消了傳統冷卻塔中的電動風機，以循環水系統中存在的水流壓力為驅動力，從而節省了電力，對冷卻塔而言，節電100％，對中央空調冷卻系統而言，節電30％以上。 二）保護環境 該冷卻裝置具有所有其它冷卻裝置均不具備的環保功能，它為人們提供幽雅舒適的景觀，美化環境，改善區域環境質量。 三）降溫效果好 景觀核心部件霧化裝置性能優異、霧滴直徑小、霧流形態合理、氣水比大、上噴霧流氣水交換充分，加上合理配水布水、克服了霧流干擾現象，景觀內風場合理、阻力小、蒸汽分壓低等原因，使本裝置的降溫效果良好。 四）冷卻管道內壓力降低 景觀散熱裝置的利用，大大降低了冷卻管道內的壓力，出水壓力由09Mpa降為04Mpa，回水壓力由05Mpa降為01Mpa，大大延長了冷卻管道壽命。 五）冷卻水泵最低揚程降低 普通的冷卻水泵變頻節能改造，為保證冷卻水正常循環，都有下限頻率限制，通常情況下，這一頻率設定為38Hz，而本系統由于降低了揚程阻力，水泵工作頻率可低至28Hz,這意味著冷卻水泵最大節電率可達到84％，普通冷卻水泵變頻最大節電率只能做到62％。 六）補水量小 普通冷卻塔中容易出現飛濺水，使大量的補給水被冷卻塔風機氣流帶出塔外，補給水浪費嚴重。本冷卻裝置特殊的噴水結構最大限度地減少漂水量，有效地降低了補給水量，普通冷卻塔補水量為循環水量的2％，而本冷卻裝置只有08％，平均節水在60％以上。 七）靜音結構 無馬達、減速機等轉動機械設備，無電動風機的噪音。噴霧裝置的低壓運行減小了噴霧噪音，只有景觀內的流水聲和噴霧聲，噪音≤55db，因而特別適用于醫院、賓館、飯店、學院及鄰近居民區的企事業單位。 八）任意組合結構 可根據用戶的實際情況，在保證足夠換熱量的基礎上，為用戶設計時尚滿意的景觀。 九）冷卻水溫差大、水量大 該系統無低溫、中溫和高溫之分，5-15℃溫降都可適用，溫降△t隨進景觀水溫升高而自動增大，冷卻水量可以調節，水壓越大冷卻水量自動增加，高溫差特別適合環境溫度較低的春秋季節。 十）景觀無能耗運行 普通景觀系統運行時，潛水泵需耗費大量的電能，因此往往是建得起、運行不起，而在本系統中維持景觀運行的是冷卻水泵，只要中央空調系統運行，景觀就不消耗電能。 十一）景觀可獨立運行 本系統裝有獨立的管路裝置,即可以保證中央空調停機狀態時不失景觀作用,又能在中央空調運行期間起到輔助散熱作用。 3工程實例 目前，應用景觀式中央空調冷卻系統對北京大學深圳醫院的中央空調冷凍、冷卻系統進行了節能環保改造，經過近四個月的應用，證明系統運行良好，節能效果顯著。景觀式中央空調冷卻系統實景見圖3。 31北京大學深圳醫院中央空調冷卻、冷凍系統主要設備現狀 冷卻水泵參數： 90KW 4臺 冷凍水泵參數： 90KW 4臺 冷卻塔風機參數：55KW 12臺 32改造方案 本系統安裝一套中央空調節能控制柜和一套景觀式中央空調冷卻系統，控制柜分別控制兩臺90 KW冷凍水泵和兩臺90KW冷卻水泵，冷凍水泵和冷卻水水泵采用一托一控制方式，使整個系統節能效果更加明顯。工作原理見圖4。 4景觀式中央空調節能系統的節電效果分析 景觀式中央空調節能系統在北京大學深圳醫院已經改造完成,經過近四個月的試運行,證明該系統具有良好的節電效果。初步統計數據表明，冷凍水泵平均節電率達到478%；冷卻水泵平均節電率達到597%；冷卻塔節電率100％。在試運行期間，冷卻水泵最低運轉頻率：28Hz，冷凍水泵最低運轉頻率：38Hz。實際耗電性能測試結果如下: 一、冷凍水泵 冷凍水泵為單機運行，標稱功率為90KW。本次對冷凍水泵共進行了6天檢測,共計62小時,其中工頻運行32小時,耗電2860KWh,變頻運行30小時,耗電1400 KWh。 1、工頻運行功率 2860KWh／32h = 8937KW 2、變頻運行功率 1400KWh/ 30h = 4667KW 3、節電率 [(8937KW - 4667KW)/8937KW]100% = 478% 二、冷卻水泵 冷卻水泵為單機運行，標稱功率為90KW。本次對冷卻水泵共進行了6天檢測,共計5508小時,其中工頻運行2683小時,耗電2320KWh,變頻運行2825小時,耗電520KWh。 1、工頻運行功率 2320KWh／2683h = 8647KW 2、變頻運行功率 520KWh/ 2825h = 1841KW 3、回水泵運行功率 164KW 4、節電率 [(8647KW –1841KW - 164KW )/ 8647KW]100% = 597% 三、冷卻塔 由于在系統中用景觀取代了原來的冷卻塔系統，因此，相對于原系統而言，冷卻塔系統節電率為100％。 5結論 1 本文提出并應用了一種利用景觀散熱的中央空調冷卻系統，該系統節能、環保，具有很高的實用價值。 2 通過對改造前后運行對比分析表明，該系統比常規的變頻改造節電率更高，從用戶使用情況和反饋信息表明，它是一種高效節能綠色環保型的高科技產品。 3 該專利技術在國內尚屬首創，在節能效果方面處于領先水平。它的應用必將給用戶帶來可觀的經濟效益，同時也將產生巨大的社會效益。

冷卻水塔的工作原理和檢修方法

冷卻水塔是集合空氣動力學、熱力學、流體學、化學、生物化學、材料學、靜/動態結構力學以及加工技術等多種學科為一體的綜合產物。它是一種利用水與空氣的接觸對水進行冷卻的設備。冷卻水塔的應用十分廣泛，類型也多種多樣。其中，在中央空調系統中主要有逆流式冷卻水塔和橫流式冷卻水塔兩種。這兩種水塔主要區別于水和空氣流動的方向。

逆流式冷卻水塔中的水自上而下進入淋水填料，空氣為自下而上吸入，兩者流向相反，其實物外形如圖所示。它具有配水系統不易堵塞、淋水填料可以保持清潔不易老化、濕氣回流小、防 凍冰措施設置便捷、安裝簡便、噪聲小等特點。

橫流式冷卻水塔中的水自上而下進入淋水填料，空氣自塔外水平流向塔內，兩者流向呈垂直正交，下圖所示為其典型實物外形。該類型的水塔一般需要較多的填料進行散熱、 淋水填料易老化、布水孔易堵塞、防凍冰性能不良、濕氣回流大；但其節能效果好、水壓低、風阻小、無滴水噪聲和風動噪聲，可以安裝在噪聲要求嚴格的居民區內，淋水填料和配水系統檢修便捷。

根據分類方式的不同，冷卻水塔有多種類型，例如按照通風方式進行分類可以分為自然通風式冷卻水塔、機械通風式冷卻水塔、混合通風式冷卻水塔；按照水域空氣接觸的方式可以分為濕式冷卻水塔、干式冷卻水塔以及干濕式冷卻水塔；按照應用領域可以分為工業冷卻水塔與中央空調冷卻水塔；按照噪聲級別可以分為普通式冷卻水塔、低噪聲式冷卻水塔、超低噪聲式冷卻水塔、超靜聲式冷卻水塔；按照形狀可以分為圓形冷卻水塔與方形冷卻水塔；還可以分為噴流式冷卻水塔、無風機式冷卻水塔等。

1冷卻水塔的結構

冷卻水塔的內部結構基本相同，下面以逆流式冷卻水塔為例對其進行具體介紹。下圖所示為典型的逆流式冷卻水塔的內部結構，可以看到，其主要由風扇電動機、減速器、風扇、布水器、布水管、淋水填料、入水管、岀水管、進風窗、冷卻水塔底盤、收水器、上殼體、中殼體以及塔腳等構成。

冷卻水塔中的風扇電動機主要用于驅動風扇進行運轉，從而可以使風進入冷卻水塔中。布水器與布水管構成冷卻水塔中的灑水系統，可以均勻地將水灑至淋水填料中。淋水填料可以使水在其內部形成親水膜，便于與風進行熱交換，使水冷卻。

逆流式冷卻水塔與橫流式冷卻水塔的內部結構基本相同，不同之處在于進風窗的位置有所不同，使空氣與水的接觸面變為不同。

2冷卻水塔的工作原理

在中央空調中冷卻水塔主要用于對水進行降溫，將降溫后的水經連接管路送到冷凝器中，對冷凝器進行降溫。當水與冷凝器進行熱交換后，水溫升高由冷凝器的出水口流出，經過冷卻水泵循環將其再次送入冷卻水塔中進行降溫，冷卻水塔再將降溫后的水送入冷凝器， 再次進行熱交換，從而形成一套完整的冷卻水循環系統。

下圖所示為冷卻水塔內部對水進行冷卻的工作原理。當干燥的空氣經風機抽動后， 由進風窗進入冷卻水塔內，蒸汽壓力大的高溫分子向壓力低的空氣流動，熱水由冷卻水塔的入水口進入，經布水器后送至各布水管中，并向淋水填料中進行噴淋。當對于空氣接觸，空氣與水直接進行傳熱形成水蒸氣，水蒸氣與新進入的空氣之間存在壓力差，在壓力的作用下進行蒸發，從而達到蒸發散熱，即可將水中的熱量帶走，從而達到降溫的目的。

進入冷卻水塔的空氣為低濕度的干燥空氣，在水與空氣之間存在著明顯的水分子濃度差和動能壓力差。當冷卻水塔中的風機運行時，在塔內靜壓的作用下，水分子不斷地向空氣進行蒸發，形成水蒸氣分子，剩余的水分子的平均動能會降低，從而使循環水的溫度下降。從該分析可以看出，蒸發降溫與空氣的溫度是否低于或高于循環水的溫度無關，只要有空氣不斷地進入冷卻水塔與循環水進行蒸發，即可將水溫進行降低。但是，循環水向空氣中進行蒸發不是無休止的，只有當與水接觸的空氣不飽和時，水分子才不斷地向空氣中進行蒸發，但 當空氣中的水分子飽和時，水分子就不會再進行蒸發，而是處于一種動平衡的狀態。當蒸發的水分子數量與從空氣中返回到水中的水分子數量相等時，水溫保持不變。因此得知，與水接觸的空氣越干燥蒸發就越容易進行，水溫就越容易降低。

3冷卻水塔的檢修方法

通過對冷卻水塔內部結構及工作原理的了解可知，冷卻水塔是由風扇電動機對風扇進行控制，風扇吹動空氣使冷卻水塔中淋水填料中的水與空氣進行熱交換。冷卻水塔中常出現的故障主要有無法對循環水進行降溫、循環水降溫不達標等。該類故障多是由于冷卻水塔風扇電動機故障引起風扇停轉、布水管內部堵塞無法進行均勻的布水、淋水填料老化、冷卻水塔過臟等原因造成。

下圖所示冷卻水泵的基本檢修流程：

當冷卻水塔出現故障時，應當首先檢査冷卻水塔的外部是否破損、風扇電動機是否故障、風扇減速器是否故障、風扇是否堵塞或損壞、內部淋水填料是否損壞，布水器及布水管是否損壞以及內部是否臟污等，針對不同的故障進行檢修處理。

冷卻水塔的檢修流程如下圖所示：

1）首先檢査冷卻水塔的外部是否破裂，應對其進行粘合。

2）檢査冷卻風扇扇葉是否正常，當其發生損害應對其進行更換。

3）檢査冷卻風扇的電動機是否正常，當其不正常時應對其進行檢修。

4）檢査冷卻水塔中的淋水填料是否損壞，若損壞應當對其進行更換。

5）檢査冷卻水塔中臟污是否過多，應當定期對臟污進行清潔。

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