北京地区冷却塔供冷系统设计指南

北京地区冷却塔供冷设计指南前言为更好地执行《公共建筑节能设计标准》（DBJ 01-621-2007意见的基础上编制本设计指南。

本设计指南的技术内容是：1.总则；2.负荷侧系统设计；3.冷源侧系统设计；4.5.节能计算和经济比较。

本设计指南附有若干资料性附录。

释。

在实施过程中如发现需要修改和补充之处,主编单位: 北京市建筑设计研究院参编单位：清华大学建筑学院建筑技术科学系主要起草人: 孙敏生万水娥诸群飞王冷非王旭辉张宇目次1总则2负荷侧系统设计2.1 冬季内区风机盘管负担冷负荷的确定2.2 冷却塔供冷工况时空调冷水温度、供冷量和流量的确定2.3 负荷侧系统和设备配置举例3冷源侧系统设计3.1 冷源侧流量、水温和室外温度的确定3.2 冷源设备的配置举例4冷却塔供冷系统的控制5冷却塔供冷运行时间、节能计算和经济比较5.1 冷却塔供冷运行时间5.2 节能计算5.3 经济比较5.4 节能计算与经济比较公式中的变量附录A 设计例题附录B 风机盘管供冷能力资料附录C 冷却塔冷却特性资料附录D 北京地区全年常用冷却塔供冷时间1.0.112制）；3【说明】1.0.2【说明1.0.3121.0.4121）50％。

2）3）4）34【说明2.1.12.1.2【说明2.1.312 新风最低送风温度应考虑以下因素确定：1）与室温的温差不得大于《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）的有关规定；2）应考虑采用的新风加湿方式对新风温度的要求；3）风机盘管仅供应空调冷水时，应按室内发热量最低情况下，办公用房室温不低于18℃，商场室温不低于16℃确定。

2.1.4 冬季供冷房间风机盘管负担冷负荷应按下式进行计算：q f＝（αq n－q x）/n＝（αq n－0.337L x（t n－t x））/n （2.1.4）式中q f——冬季供冷房间内单台风机盘管负担冷负荷（W）；α——保证系数，根据设计标准和房间的重要性，可取α＝1.0～0.8；q n——冬季供冷房间显热冷负荷（W）；q x——冬季新风负担供冷房间的显热冷负荷（W）；n ——房间内布置的风机盘管台数；L x——房间新风量（m3/h）；t n——冬季内区供冷房间室温（℃）；t x——冬季新风送风温度（℃）。

2.2 冷却塔供冷工况时空调冷水温度、供冷量和流量的确定2.2.1 风机盘管宜按下列要求按夏季工况选择：1 夏季风机盘管在室内温湿度和供回水温度工况下、中档风量运行时，应能满足室内冷负荷要求。

2 夏季新风宜处理至室内等湿状态，其负担的室内冷负荷可忽略不计，以适当提高风机盘管的冷却能力。

2.2.2 冬季冷却塔供冷时，风机盘管的最大供冷能力可按风机高档运行考虑。

2.2.3 房间空调冷水最高供、回水温度t L1和t L2应如下确定：1 t L1和t L2应能保证夏季已选定的风机盘管能够满足冷却塔供冷工况时风机盘管负担冷负荷q f，风机盘管不同工况时的冷却能力参数应由生产厂计算提供，缺少资料时可参考附录A估算。

2 t L1不应小于7℃，当风机盘管的t L1为7℃时仍不能满足应负担冷负荷q f时，应考虑提高冬季内区供冷房间设计温度t n，或降低房间保证系数α，重新计算风机盘管负担冷负荷q f。

注：风机盘管的“标准工况”条件如下：1）风机为中档风量运行；2）进口（室内）空气状态：采用国家标准规定的标准试验工况，干、湿球温度分别为27℃和19.5℃（相对湿度为50％）；3）机组供水状态：采用国家标准规定的标准试验工况，供水温度7℃，供回水温差5℃，水流量为标准冷量的对应数值。

2 风机盘管“冷却塔供冷工况”条件如下：1）风机为高档风量运行；2）进口空气状态：干球温度为冬季室内计算温度，相对湿度定为30％。

3）机组水流量与标准工况相同。

2.2.4 可采用各典型空调房间风机盘管空调冷水最高供、回水温度t L1和t L2中的最小值（如允许个别房间不保证，也可选用较小值）作为系统空调冷水计算温度。

并用该房间风机盘管负担冷量q f和与风机盘管在标准工况时的供冷量q b之比作为整个内区的总负荷比值β。

2.2.5 冷却塔供冷工况时系统所需供冷量可按下式简化计算确定：Q＝∑0.001 q f≈β·Q b（2.2.5）式中：Q——冷却塔供冷工况时系统所需总供冷量（kW）；3q f——各房间单台风机盘管负担冷负荷（W），见式（2.1.4）；Q b——冷却塔供冷工况时内区各房间风机盘管标准工况供冷量q b的总和（kW），q b见2.2.3；βz——建筑物内需冬季供冷的房间风机盘管负担总冷量与风机盘管在标准工况时的总供冷量之比，按2.2.4确定。

2.2.6 冷却塔供冷时系统空调冷水总流量应按下式确定：G L＝0.86Q/（t L2－t L1）（2.2.6）式中：G L——冷却塔供冷时空调冷水总流量(m3/h)；Q ——冷却塔供冷工况时系统所需总冷量（kW），见式（2.2.5）t L2、t L1——系统最高回水和供水温度（℃），按2.2.4确定。

2.3 负荷侧系统和设备配置举例2.3.1 空调冷水采用二次泵变流量系统举例如图2.3.1所示，空调水系统为分区二管制，空调冷水系统采用二次泵系统，二级泵为变频变流量运行。

此系统除为冬季冷却塔供冷增加了板式换热器外，负荷侧没有增加新设备，是较为经济的配置。

其注意事项如下：1宜利用二级泵作为冬季空调冷水的循环泵使用，不再另外设置循环泵。

系统接管应注意冬季使用板换时不使用定流量运行的一级泵。

2进行二级泵的台数和规格配置时，应同时考虑夏季和冬季的冷负荷量和流量及其调节范围。

【说明】一台（或几台）泵的流量最好与内区风机盘管空调冷水环路的流量匹配，防止即使在冬季满负荷时大流量泵也在低频低效率下运行，且不能满足小负荷时的调节范围。

如按夏季配置相同水泵时单台水泵流量过大，或按冬季负荷配置相同水泵数量过多，可按大小泵同时并联运行考虑设置与冬季小负荷匹配的小泵。

应与过渡季室外温度已不能满足冷却塔供冷而需开启冷冻机、而外区还不需供冷时，冷冻机的大小匹配的问题统一考虑。

3应校核冬季空调冷水流量和阻力变化的情况下，对设计工况下二级泵流量、扬程的影响。

【说明】二级泵扬程是按夏季负荷侧管网和设备阻力确定的，冬季增加了板换阻力，在夏季采用大于5℃的供回水温差时，内区环路冬季流量和阻力也有所增加。

但冬季内区供冷流量远小于夏季满负荷时系统总供冷流量，机房内冷水干管管径按大流量配置，干管阻力减小很多；且板换阻力一般较小，订货时也可提出限制要求。

因此，当夏季采用标准5℃供回水温差时，冬、夏季水泵运行工况的阻力可认为大致相同；如夏季采用大于5℃的供回水温差，应按水泵特性曲线校核二级泵流量扬程范围是否能满足冷却塔供冷工况的需要。

内区风机盘管冷水机供冷：阀1开、阀2关冷却塔供冷：阀2开、阀1关图2.3.1 空调冷水采用二次泵变流量系统举例452.3.2 空调冷水采用一次泵定流量系统举例1 如冷冻机配置了大小冷机，且某单台冷机的空调冷水泵流量与内区供冷流量相同或相似，可以利用该水泵作为冷却塔供冷的空调冷水循环水泵。

如图2.3.2－1所示。

【说明】此系统也仅增设了板换，一次投资较小。

但由于冷机要求定流量，冬季使用板换时水泵也定流量运行不如变流量运行节能。

如要求该水泵冬夏季能够进行变流量和定流量运行的控制转换，相对增加了变频设备投资，并使控制系统复杂。

2 冷却塔供冷采用专用空调冷水循环泵。

如图2.3.2－2所示。

【说明】此系统循环泵完全按冬季供冷工况的流量和管网阻力配置，且可以变流量运行。

但增加了水泵和变频设备投资。

小冷机大冷机大冷机板换ΔP12冷水机组供冷：阀1开、阀2关 冷却塔供冷：阀2开、阀1关图2.3.2－1 空调冷水采用一次泵定流量系统举例（不设冷却塔供冷专用循环泵）图2.3.2－2 空调冷水采用一次泵定流量系统举例（设置冷却塔供冷专用循环泵）2.3.3 采用冰蓄冷系统举例如图2.3.3所示，空调冷水侧为变频变流量系统，系统特点和设计注意事项可参考2.3.1。

1．双工况主机2.蓄冰装置3.冰蓄冷板换4.乙二醇循环泵5.空调冷水循环泵6.冷却水循环泵7.冷源水循环泵8.冷却塔9.冷却塔制冷板换10.冷却塔制冷工况转换电动阀图2.3.3 冰蓄冷系统采用冷却塔制冷32冷源侧系统设计3.1 冷源侧流量、水温和室外温度的确定3.1.1 冷源水流量和冷源水供回水温差应符合以下关系式：Q＝1.163G cΔt c（3.1.1）式中：Q ——冷却塔供冷工况时总冷量（kW），见式（2.2.5）；G c——冷源水总循环水量（m3/h）；Δt c——冷源水供回水温差（℃）。

3.1.2 冷源水温差Δt c应按下列原则确定：1 应考虑设备配置中（见3.2的系统配置举例）能够采用的冷源水循环泵流量对温差的限制；2 不应过大，以尽量提高能够满足要求的室外湿球温度t w，延长使用冷却塔供冷时间；3 不宜小于2℃，以防止流量G c过大，消耗水泵电能过多。

【说明】对于同一冷却塔，Δt c越小，要求冷却塔温降越小，可以在较高室外湿球温度情况下使用，但水泵流量大需要电能较多；但冷冻机功率远大于水泵功率，一般应以前者的节能为主；但Δt c也不宜过小，一般以23.1.3 冷却塔供应的一次冷源水供水温度应如下确定：1当Δt c≤（t L2－t L1）时，t c1＝t L1－Δt x（3.1.3－1）2当Δt c＞（t L2－t L1）时，t c1＝t L2－Δt x－Δt c（3.1..3－2）3t c1不应小于5℃，当t c1计算结果小于5℃，应调整Δt x或Δt c。

Δt c——冷源水供回水温差（℃）；t L1——空调冷水最高供水温度（℃）；t L2——空调冷水最高回水温度（℃）；7t c1—— 冷源水最高供水温度，即冷却塔出水温度（℃）； Δt x ——换热器温差较小端一二次介质温差（℃），宜取1～2℃。

3.1.4 应根据冷却塔供冷工况时冷源水循环水量G c 、冷源水供水温度t c1、冷源水供回水温差Δt c 等，通过冷却塔的供冷能力特性曲线，确定所要求的室外湿球温度t w 。

反映冷却塔在不同水量、不同冷源水供水温度要求时的水温和温降，以及对应的室外空气湿球温度t w 的特性曲线，应由冷却塔生产厂家通过实测资料提供。

当缺少资料时，可参考附录B 。

3.2 冷源设备的配置举例3.2.1 当系统低负荷时使用的小冷机对应的冷却水循环泵流量能够满足冬季冷却塔供冷工况所需供冷量时，宜采用该泵作为冬季冷却塔供冷的冷源水循环泵。

1 例1：如图3.2.1－1所示，该冷却塔冬季冷却水量为夏季工况冷却水量（额定水量）的100％。

系统的设计特点如下：1） 有冻结危险的地区冷源冷却塔可以在室内设置集水箱，使塔底盘无积水，补水也设在室内水箱处，节省了塔底盘和补水管的电伴热设施和冬季防冻用电量。