机械通风冷却塔与无风机冷却塔分析报告

郴州项目中央空调无风机冷却塔与机械通风冷却塔从初投资成本和性能及后期运行维护成本分析湖南美世界物业管理有限公司暖通工程师：吴超彪目录1结构方式与冷却原理......................................................................................-2-1.1无风机冷却塔.................................................................................................-2-1.2机械通风冷却塔.............................................................................................-2-2环境适应性评价..............................................................................................-2-3热力性能评价..................................................................................................-3-4噪音评价.........................................................................................................-3-5耗水量分析.....................................................................................................-4-6控制方式与节能途径.....................................................................................-5-6.1无风机冷却塔.................................................................................................-5-6.2机械通风冷却塔.............................................................................................-5-7综合运行能耗分析.........................................................................................-5-7.1机械通风冷却塔配套风机电机的功率确定.................................................-5-7.2两种塔进水压力比较.....................................................................................-5-7.3水泵及其电机能耗.........................................................................................-6-7.4综合能耗比较.................................................................................................-6-7.5小结.................................................................................................................-7-8综合维护评价.................................................................................................-7-9占地面积评价.................................................................................................-7-10成本和市场占有率评价.................................................................................-7-11结论.................................................................................................................-8-机械通风冷却塔与无风机冷却塔分析报告1结构方式与冷却原理1.1无风机冷却塔无风机塔利用特殊结构的喷嘴和扩散器，将循环冷却水喷射成为细微的水滴（水滴的粒径几乎小于50um)，这些水滴与吸热上升的空气接触时，增加了接触面积，在混合过程中发生动能转化，从而能有效的进行换热，冷却水落至填料层后与进入塔内的空气进行二次热交换来完成冷却水散热量的要求。存在问题：A、因为塔内的空气是自然流动，流动速度比较低，塔内湿热空气残留较多导致湿球温比外界自然环境高，热力性能变化较大，得不到强制保证。B、单位体积的散热能力较差，因此无风机冷却塔的内部须填料体积较大，塔体大。以流量100T/h的塔为例，无风机塔的体积就是机械抽风塔的1.6-2.0倍。1.2机械通风冷却塔机械通风冷却塔空气的流动是依靠风机的转动来驱动的，流动速度大，空气的流量也较大，不易使塔内外的湿球温度发生变化；进出风口面积的不一样，进出风口的风速也不一样，形成塔内外有明显的压差，对诱导冷却水的蒸发形成有利前提条件；单位体积的散热效率高，填料的体积也会比无风机冷却塔小的多，设备整体体积小、占地面积小。重力式散水设计，水膜分布均匀，距离大，不易阻塞结垢；重力自然落下之散水系统，压力低，水流速度缓慢，散水均匀，无水滴声，增加水流在散热片的停留时间，热交换效果非常好。机械通风冷却塔现是目前市场主导设计、使用方向。2环境适应性评价环境适应性指的是冷却塔可以根据气候条件、系统运行负荷变化来调节自己运行方式的能力和条件。表1环境适应性比较无风机冷却塔机械通风方形横流冷却塔环境温度无风机塔中空气是依靠热气流来提升，交换的是潜热，这就对空气的湿度有要求。如果外界状况稍微偏离设计状况（例如：外界湿球温度变高，外界的风速），无风机塔的额定自我调节能力就会变差，其热力性能会迅速受到影响。机械通风冷却塔在环境湿球温度变化或空调机组负荷变化时，可以通过对电机功率或风机转速、风机叶轮角度的调节，来满足工况变化要求，适应性非常强。运行水质无风机塔利用利用特殊结构的喷嘴来产生细微水滴，这对于水质要求特别高，由于一部分水滴的蒸发会使循环冷却水中的矿物质和其他杂质留下来，这些物质极易堵塞很微小的喷嘴孔径。维护成本高。采用重力自然池式布水，配水池水平，孔口光滑，积水深度为200mm。选用口径较大的横流塔专门布水喷头，低水压设计（20mmH2O），其优点是防止堵塞、布水均匀，另外播水盆上加设盆盖，有效地防止杂物进入冷却水系统造成水污染，有效避免频繁清洗布水盘的麻烦。由表1对比分析可知，机械通风冷却塔的环境适应性明显要强于无风机冷却塔。3热力性能评价冷却塔的热力性能是中央空调系统效果的保证，冷却塔的热力性能取决于出风量、进风量、湿球温度、换热面积等因素，现就这些因素比较如下：冷却塔的热力性能影响因素表2环境适应性比较影响冷效的因素无风机冷却塔机械抽风式冷却塔进风量因多（≥3台时）台拚装，进风面只有原来的67%，风量实际运行中只有原设计的67%机械横流塔不会因拚装影响进风面积。出风量由外部自然环境决定出风量，而且无法调节，实际出风量≤设计出风量由电机驱动，强制出风，改变风叶角度，可满足不同工况。实际出风量≥设计出风量出风回流出风口风速≤3.5m/s，低于夏季平均风速，因此受外界影响，存在出风回流的效率隐患机械抽风时，出风口风速≥7-8m/s，出风高，迅速扩散不存在回流。湿球温度受进风、出风、回流方面的影响，塔内湿球温度高于外界自然环境，填料散热进一步困难，风吸收水蒸汽能力变差。塔内湿球温度≥自然湿球温度塔内外压差较大，塔内冷却水蒸发条件相对较好。塔内湿球温度≤自然湿球温度水流场空间因高速向上喷射，带动空气流动，需要设备空间较大，体积较机力塔大40%水直接经过喷头进入填料换热，设备体积较小只有无风机的60%可调节性无法调节可以调节性能衰减趋势实际性能是设计性能的50-100%实际性能是设计性能的95-100%风险评估有严重的热力性能隐患无热力性能隐患由表2可以看出，无风机冷却塔的热力性能完全受外界因素影响，热力性能较难保证达到设计额定性能；而机械抽风式则完全可以避免这些不利因素而保证系统出力。4噪音评价无风机冷却塔素以“无能耗、无噪音”做为自身特点，但其高压喷射的水声却是较大的，同时颗粒水经2-3米高回落到填料的冲击声及填料到集水盆的3米滴水声却相当大。比较机械抽风其优势也不是非常明显。小系统实测噪音值基本相当，大系统也只不超过5dB(A)的差距，而且在冷却塔摆放位置稍作调整即可回避噪音问题。表3两种型式冷却塔噪音比较噪音项目无风机冷却塔机械通风冷却塔噪音源1、经填料落人水盘的水滴声；2、喷口水高速喷射噪声1、风机转动时发出的风切声；2、马达运转的电磁噪声噪音种类高频噪音为主低频噪音为主噪音测试标准点D噪音值：55dB(A)D=6.0m处噪声值：57.5dB(A)标准点D噪音值：60dB(A)降噪方式1、在无风机冷却塔水盘中装高效消音毯；2、增加消音设施；3、增加隔音设施。1、选择低噪音马达；2、增加消音设施；3、增加隔音设施；4、增加消音风筒。调节方式无法调节1、可根据负荷要求调节风机转速降低噪音；2、可安装变频控制柜，变频调节电机转速。由表两种型式的冷却塔噪音比较可知，无风机冷却塔引以“自豪”的是噪音低，但是水从喷头高速射出，由于出口处速度非常快，也会发出巨大的喷射噪声，只是这个噪音相对于机械通风冷却塔风机来说较小而已。无风机塔采用自然出风，所以其进风设计口设计的比较大，填料到底盘高度比机械通风风机塔要高得多，落水声比机械通风塔大；而且无风机冷却塔无法从负荷大小调节噪音大小。所以从噪声角度来比较很难确切定性。5耗水量分析现举例说明两种型式冷却塔的性能比较，如下：表4两种型式冷却塔耗水量比较无风机冷却塔（16500T）机械通风方形横流冷却塔（300T）漂水量漂水损失：0.1%x16500x12x30x6=35640m3/a漂水损失：0.001%x16500x12x30x6=356.4m3/a水池一般须设计补水池。无须设计补水池。注：1）、表中冷却塔按每天12小时，每月运行30天计算的全年6个月耗水量；2）、从二种冷却塔耗水量比较可知，机械通风方形横流冷却塔全年节约水量35283.6吨。3）、无风机塔一般设计有专用的补水水池，浪费占地面积和增加施工难度。机械抽风则无须设置。6控制方式与节能途径6.1无风机冷却塔无风机冷却塔的控制主要体现在水泵的控制方面。如果可以通过在出水管路上设置传感器控制水泵的转速，从而控制进入冷却塔的水流量。流量调整的同时，冷却水泵的扬程同样也被调整，影响喷口水流速，从而导致散热性能急剧降低。因此局限性较大。6.2机械通风冷却塔6.2.1双速恒温自动控制冷却塔作为制冷空调系统的重要部分，在设计时通常按照“最不利工况”进行产品选型，在“非最不利工况