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循环水冷却系统的设计与运行

2006-12-19 10:43    【  【打印】【我要纠错】

  随着城市建设的发展, 越来越多的公共建筑内设置了中央空调系统, 循环水冷却系统成为不可缺少的部分。本文仅以珠海市珠光大厦为例,浅谈设计施工、调试运行中的体会。

  1 系统组成

  珠光国际大厦位于珠海市拱北商业中心区, 原设计为地上38层,地下二层,总建筑面积14.3万m2,现4层裙房以下8.8万m2的商业广场全部投入使用。系统对应于冷冻设备, 设有4台800m3/h和1台300m3/h的位于裙房屋面的冷却塔、位于地下二层的循环水泵、手动、电动蝶阀,过滤器、电子除垢仪等。冷冻主机位于地下一层,冷却水共用供回水总管。该循环水冷却系统属于压力网流式,省却了冷水池,补水直接进入冷却塔底盘,这样,水质不易污染,水量损失少。本系统中,过滤器设置于冷水机组之前,仅考虑到冷冻主机的保护,应是设于水泵入水口之前。系统最低处设置放空排污阀。考虑到有时裙楼屋面市政水压不够,增设了补水泵供水系统,由冷却塔集水盘内上下水位控制水泵启停。管道在跨越变形缝处增设了伸缩节。穿跃室内处墙板处均设置了刚性防水套管。水泵及冷水机组前后管道上均设置了压力表。为保护冷冻主机,其进水管上设置了水流指示器与主机联锁。目前, 以广州中宇冷气公司为代表的新型高效节能水冷却式中央空调技术已经成熟, 该系统将众多小型水冷式空调机联系起来, 由冷却塔和循环水泵集中提供循环冷却水,组成集中冷却的分散机组系统,市场占有率迅速提升,该系统省却了冷冻主机、冷冻水泵其机房、无需冷冻水管保温,智能化控制,操作方便,调节简单, 便于实现楼字自控, 空调机采用水冷直接蒸发式,能效比高,EER达4—5,比一般系统节能30%,长短期性能价格比均有较大优势,且设置灵活简便。机组运行可靠性高,对循环水冷却系统的重要性要求更高了。

  2 系统控制与节能

  系统中冷却塔、冷冻主机、冷却泵及冷冻泵应是一一对应开启的,应采用电动阀控制水流,不得让水流经过已停机部分的管道,而影响处理效率。开机的顺序是:冷却水泵、电动阀、冷却塔、冷冻主机,停机的顺序则相反,且冷冻机停机要提前半小时。30kW以上冷却水泵应采用软启动,多台并联,最好用变频控制,根据外界环境气候设定调节水泵功率,节能效果更好。冷却塔风机采用双速电机以及酌情适当调整风机叶片角度对于节能降噪有明显效果。

  根据是否设置水池设置位置, 产生了循环水冷却系统的不同形式。循环水泵扬程的计算很主要,只需考虑沿程阻力、流出水头及冷却塔进出水位差即可,一般取25m左右,而与冷却塔位置的高度关系不大。冷却水泵的扬程H, 其计算公式如下:H=k(hf+hd+hm+hs+ho

  k为安全系数, 取1.1~1.2;hf、hd为冷却水管路沿程阻力和局部阻力;hm 为冷冻机组内冷凝器的阻力;hs为冷却塔进出水位差;ho为喷嘴处的流出水头。本人认为本次系统采用的形式是较合理的, 一般非万不得已不要设置水池,可以采用集水型冷却塔,冷却水泵尽量降低设置,并将冷却水进水总管适当放大,以增大蓄水量,既减少管道阻力、节能又保证水泵的正常运行。

  3 冷却塔

  本大厦采用的阻燃超低噪音横流集水型玻璃钢组合冷却塔。冷却流量是指在设计工况和气象参数条件下的名义流量,选型时,根据冷却塔的热工特性曲线,结合循环冷却水的水量、水温和当地的气象条件,经过计算来确定选用型号和台数, 并留有适当储备系数以满足循环水系统安全保证率的要求。倒棱台塔型及高效填料对于冷却塔的功效很有帮助, 广州马利新菱公司的产品不错,其布水喷头也很有特色。

  冷却水量w计算采用公式:

  式中Qc为冷却塔排走热量,压缩式制冷机取负荷的1.3倍,吸收式制冷机取负荷的2倍;C为水的比热;

  t为冷却塔的进出水温差。冷却塔的补给水量Q 计算采用公式:Q =N*k*⊿t/(N一1)

  式中N为浓缩倍数,加药法不高于5,采用电子除垢仪不高于10;K=0.001+0.O0002T,T为气温。

  冷却塔是为冷冻主机服务的,应尽量靠近服务对象,以缩短冷却水管道,应尽可能将冷却塔设置于建筑物主导风向的下风向的较通风处, 既要便于操作管理和安装,又要尽可能地少影响环境。冷却塔的噪声主要来自电机、风机、淋水和塔体的震动,要考虑连接塔体管道的橡胶软接头和基础减震。设备湿重大,应提交结构专业设计梁板及设备基础时充分考虑。无风机冷却塔的使用,除了需要稍大的占地面积和较高的流出水头,有很多优越性,节能节水降噪,减少维护和故障率,因无震动可省却管道中的活性接头。以广州良机冷却设备公司为代表的无风机冷却塔创造性地以高效率的流体动能转换装置取代风机作为空气动力装置,借用循环冷却水泵的压力,用特制的喷管将循环冷却水喷出,使其形成水幕,高速喷出的水幕带动临近空气一起运动, 水与空气在运动过程中发生动能转换。混合后的不饱和空气进入扩散器后进一步增压,到达塔体顶部时,由高效挡水器做汽水分离,热气排出塔外, 冷却水落至填料层与进入塔内的空气进行二次热交换,使循环冷却水达到良好的降温效果。

  4 水质稳定处理

  冷却塔出水口上应设过滤网。系统中应设置过滤器以保护水泵和冷冻主机。传统的加药法操作复杂, 费用高, 技术要求较高, 特别要注意药剂对系统材料的腐蚀性。目前用得较多也应是首选的产品是电子水处理仪或叫电子除垢仪, 通过形成高频电磁场产生防垢、除垢、缓蚀、杀菌、灭藻、防锈功能,选型时要比较性价性,耗电量也要比较。系统设置时要考虑检修的方便。以珠海市净友水质处理公司为代表的新一代蜂窝式处垢净水器对于较大流量的系统处理效果尤好, 该设备能最大限度产生适用能量,使水经过呈蜂窝状的处理室进行分流单独处理。其他还有静电式和内磁式等产品。

  5 安装调试运行

  本系统水流量3500m3/h, 水泵总供水管直径800mm,总回水管直径900mm.采用l0mm厚直缝焊接钢管焊接。大于500ram管径的管道内外均二道沥青漆防腐,安装时焊缝处内外再补刷二道,另外也可采用卡箍式连接,该方法施工便捷,不破坏防腐层,且能够允许角度偏移。在管材使用上有更好的选择,比如HDPE管或玻璃纤维增强热固性塑料管,强度高、重量轻、耐腐蚀、内面光滑比阻小,在安装及使用性能方面都具有相当优越性。其线胀系数大而弹性模量小,为了克服线性膨胀要增设固定支架和止推环。管道及其内部水的重量较大,必须在支架、吊架、固定件、及受力梁板予以充分考虑,特别是弯头处的径向离心力是相当大的,以及水泵启停过程的动量,计算时应引起高度重视。确定管材后,可以计算经济流速,再计算经济管径。调试运行中最大的二个问题是塔水位平衡及系统进气。塔间水位很难平衡反应出塔的集水盘水深不够,连通管管径过小,水位自平衡效应差, 最好能另设一条单独连通集水盘,管径不小于回水总管的水位平衡管。进气是个大问题,调试运行时,冷冻主机冷却水入口处的水压力,曾经从0.25MPQ 降到了0.08MPA,系统内进入了大量的空气,一少部分是从水中释出的,大部分则是因塔的集水盘水深不够且水位不平衡从塔的出水口吸人了大量的空气,冷却水管的安装要注意不能有地方积气,要有大于0.003的坡度,大小管道连接应采用管顶连接,塔间最好能单独设置平衡水管,管径要大于每台塔的出水管,屋面供回水总管末端和水平长管道处宜设置集气罐,其过水断面是管径的1.5-2倍,上设排气闸阀。

  水泵的合理安装对于运行稳定及降噪很有帮助。应尽量选择高效节能泵,低转速、立式、单级泵噪音较低,设置地点刚性越大越好,应采用钢混基座,并设置隔震垫、橡胶软接头和弹性支座。水泵进出水方向最好呈一致。管道安装不得造成水泵受力。水泵出口应设微阻缓闭消声止回阀。阀门的设置应考虑设备器材检修时的需要。系统调试运行前,管道先清洗放空, 风机、电机、水泵均应先手工盘动,加润滑油, 测试绝缘电阻和电路,先点动,再慢慢加长时间, 观察各相电流及电机运转有无异样。系统清洗按循环时间不应短于一周,最后水质应通过检测。正常运行时也应定期检测水质,适当排污,浓缩倍数控制在10以下。

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延伸阅读:循环水 冷却系统 设计
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