冷却塔冬季供冷实例研究
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定
冷却 水 和空 气 充分 接 触 情况 下 ， 冷 却 塔 出水 温 度 与 空 气 湿 球 温 度 之 间 的 温 差 称为 冷 幅 ， 一 般在 ３ － ６ ｃ Ｃ 之间。 当空 气 湿球 温度 不 变 时 ，冷 却 塔 供 回水 温 差越 大 ， 则 冷 幅越 大 ， 反之 则 越 小 。 因此 降低 冷却 塔 供 回水 温差 ， 可 以使冷 却 塔供 冷 时 间 相对
２ ３ ９ ７ ｈ．
年 节 约用 电量 ： Ｑ ＝ Ｐ・ ｔ ・
９ Ｏ ％ 一２ ． Fra Baidu bibliotek ５× １ ０ ５ ＫＷ ｈ
１ ０ ０ １ ０ ２ ８ Ｋ Ｗｈ ， 冷 却 塔 冬季 供 冷 节 电 量约 占总耗 电量 的 １ ６ ． ８ ％， 节 电效果 较 明显 。 在 仅 增加 板 式换 热器 、 转 换 阀 门等 部 件情 况 下， 取得 一定 经济 效益 。 ４ 冷 却 塔 冬 季 供 冷 制 约 因 素及 针 对 性 措施 分 析 ４ ． １过 渡季 节工 况切 换 分界 点 的确 定 以及制 冷 机 的频繁 启动 问题 前 文 已分 析 ：冬 ／ 夏 季 工况 理论 切 换 分 界 点为 室外 空气 湿球 温度 １ ５ ． ５ ℃ 。以此 作 为系 统工 况切 换 分 界点 ， 在 过 渡 季节 会 出 现工 况之 间 切换 频 繁 ， 制冷 机 频 繁启 停 的 问题 ， 使 机修 成 本加 大 、 机组 寿命 缩短 。 采取 措 施 ： 根据 每 天 气 温变 化 规律 和 冷却塔冬 ／ 夏 热 交 换 能力 分 析 比较 结 果 （ 参 见本 文 ３ ． ３内容 ） ，设 置两 个工 况 转换 条件 ， 即： 油冷却机 回水温度达到 ２ ６ ℃时 制 冷机 开启 供 冷 ， 空 气湿 球 温度 低 于 １ ３ ￣ Ｃ 时制冷机关闭， 切换到冷却塔供冷。 每 天气 温 变化 一 般 是早 晚低 中午 高 ， 过 渡 季节 每 天理 想 的工 况转 换 模 式是 ： 早 上 冷却 塔供 冷 一 中午冷 水 机供 冷 一 晚 间 冷却 塔 供 冷 ，冷水 机 组 每 天 只 启 停 一 次 。过渡 季节 每 天 早上 系 统 开机 时 ， 设 定 工况选 择 条件 为室 外空 气 湿球 温度 ｌ ５ ℃， 低于此值由冷却塔供冷 。 随着室外温度升 高或 者 生产 用冷 负 荷增 加 ， 油 冷 却机 回水 温度 逐 渐 升 高 ， 达到 ２ ６ ℃时 ， 立 即切 换 至 冷水 机 供冷 。午 后 气 温逐 渐 降低 ， 当湿 球 温 度低 于 ｌ ３ ℃时， 冷水 机 关 闭 ， 转 到 冷 却 塔供 冷 。 午 后湿 球温 度 降到 １ ３ ℃后 再 回升 的情 况 很少 发生 ， 因此 冷 水机 停 机后 很 少 再次 启 动。 ４ ． ２冬季冷却塔供冷的防冻问题 本项 目采用开式冷却塔 ， 换热效果好 但 冬 季 夜 间 系 统 停运 后 必 须 采 取 防冻 措 施 ，以 确保 系统 安 全 和下 一 班 次正 常启
延长 。
车间 空气参 数 要求 ： 温度 ２ ２ ±１ ｑ Ｃ， 湿 度 ５ ５ ±１ ０ ％。生产 工 艺 冷负 荷 ４ ９ ２ Ｋ Ｗ， 夏 季空 调 系统冷 负荷 ５ ４ ０ Ｋ Ｗ， 冬季 空 调 系统 冷 负荷 １ ２ ０ Ｋ Ｗ（ 夜 间 车 间停 产 时 ： 热 负 荷 ７ ５ Ｋ Ｗ） 。生 产 工艺 为 常年 冷 负 荷 ， 负荷 变 化 只和 生产 设 备开 工率 有 关 ， 不 受外 部 环 境 季节 影 响 ； 空 调 系统 冷 热 负荷 变 化既 和 季 节变 化 有关 ， 又 和 生产 开 工 率有 关 。空 调 系统 方案 见 图 １ ： 夏季， 由冷水 机组 供冷 。 冬季 ， 冷 水机 组关 闭 ， 空 气处 理 机用 调 整 新风 量 的方 法 维持室温 ， 油冷却机利用冷却塔供冷 。冬
度低 于 １ ５ ． ５ ￣ Ｃ的时 间约 为 ３ １ ６ １ ｈ 。考虑 以 下因素 ： ① 车 间生 产 ３班倒 为 主 ， 部 分 时 间２ 班倒（ ０点 至 ８ 点休息 ） ； ② 重 大节 日
休息 ；③ 为避免过渡季节冷水机频繁启 停， 过渡季节冷却塔供冷时间减 少（ 参见 本文 ３ ． １ 内容 ） 。因此 ， 实 际冷 却塔 供 冷 时 间低于上述时间 ， 测算后约为
须 ≤２ ６ ℃。
季夜间 ， 当新 风 量 调 至 最 小 、 室 温室 温仍 不 能满 足要 求 时 ， 利 用辅 助 电 加热 器 加 热 送 风 以维 持室 温 ； 过 渡季 节 当新 风 湿 度 大 时， 利 用调 整 新风 量 调节 车 间 温度 难 以保 证 室 内湿度 时 ， 制冷 机开 启 。 ３节 能效果 分 析 ３ ． １夏 季工 况 和冬季 工 况分 界 点 的确
关键 词 ：冷 却塔 ； 供冷； 热 交换 能 力 中图分 类号 ： Ｔ Ｓ ４ ３ ８
１概述
文献标 识 码 ： Ａ
冬 季 ，大 自然 就 相 当于 一 个 取 之 不 尽、 用 之不 竭 的 巨大 冷 源 ， 合 理 高 效 利 用 大 自然这 个免 费 的冷 源 ， 是 节 能 的一 条重 要 途径 。 ２ ０ １ １ 年笔 者参 与 了江西 南 昌某 精 密硬 质合 金工 具 厂房 建 设 ， 该 厂房 成 功 利 用冷却塔在冬季和过渡季节给生产设备 提供 冷水 ， 取 得 一 定节 能 成果 。本 文根 据 该 厂 房实 例 ， 从 冷却 塔 冬季 供 冷节 能经 济 效益 、 制 约 因素 和解 决 方案 的方 面进 行 分 析 和总 结 ， 希望 和 同行 一 起讨 论 、 研究 ， 寻 求冷 却 塔冬 季 供冷 的最佳 技 术 方案 ， 并 为 同类 厂房 的应 用 提供 参考 。 ２项 目实例 项 目为 目前 全 国乃 至 亚 洲 最 先 进 的 精 密硬 质 合金 刀具 生 产 厂房 ， 生 产 设备 均 为 国 外进 口 ， 厂 房 内核 心 车 间—— 精 密磨 床车间（ 简称车间） 要 求 恒 温恒 湿 ， 生 产 工 艺 需 要 空 调 系统 为 油 冷 却 机 提供 循 环 冷 却 水 ，要 求 回水 温 度 （ 油 冷却 机 出水 ） 必
２ Ｑ １
Ｑ ： （ 王）
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｎｅ ｗ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｄｕ ｃ ｔ ｓ
工 业 技 术
冷却塔冬季供冷实例研究
张 向 峰
（ 厦 门庐 山实业发展 有限公司 ， 福建 厦 门 ３ ６ １ ０ ０ ０ ） 摘 要： 冬季冷却塔供冷在我国很多工程 实例中得到 了应用， 节能效果显著。本文就冷却塔冬季供冷的原理、 技术参数与存 在 问题 作 了 简要 介绍 。
油 冷却 机 要求 冷 却水 出水 温 度 ≤ ２ ６ ℃， 板式换热器温度损失按 ２ ℃考虑， 则 冷却塔供冷时 ，冷却塔 回水 温度 须低 于 ２ ４ ℃。冷却塔流量不变时 ， 冷却塔进出水 温差 △ｔ＝０ ． ８ ６ Ｑ ／ Ｇ， 其中 生产工艺 冷 负荷 （ ｗ） ， Ｇ —— 冷 却泵 流 量 （ ｋ ｇ ／ ｈ ） 。计 算 结果 ： Ａｔ ＝ ３ ． ５ ｏ Ｃ，相 应 冷 却 塔 出 水 温 度 ≤２ ０ ． ５ ℃， 冷幅取值 ５ ℃时 ， 则 当空 气 湿 球温 度 低 于 １ ５ ． ５ ℃时 ， 可 以利 用 冷却 塔 直 接 向油冷 却机 供冷 。 ３ ． ２节 能效 果 分析 查 阅南 昌地 区气 候资 料 ， 全 年 湿球 温
冷却 水 和空 气 充分 接 触 情况 下 ， 冷 却 塔 出水 温 度 与 空 气 湿 球 温 度 之 间 的 温 差 称为 冷 幅 ， 一 般在 ３ － ６ ｃ Ｃ 之间。 当空 气 湿球 温度 不 变 时 ，冷 却 塔 供 回水 温 差越 大 ， 则 冷 幅越 大 ， 反之 则 越 小 。 因此 降低 冷却 塔 供 回水 温差 ， 可 以使冷 却 塔供 冷 时 间 相对
２ ３ ９ ７ ｈ．
年 节 约用 电量 ： Ｑ ＝ Ｐ・ ｔ ・
９ Ｏ ％ 一２ ． Fra Baidu bibliotek ５× １ ０ ５ ＫＷ ｈ
１ ０ ０ １ ０ ２ ８ Ｋ Ｗｈ ， 冷 却 塔 冬季 供 冷 节 电 量约 占总耗 电量 的 １ ６ ． ８ ％， 节 电效果 较 明显 。 在 仅 增加 板 式换 热器 、 转 换 阀 门等 部 件情 况 下， 取得 一定 经济 效益 。 ４ 冷 却 塔 冬 季 供 冷 制 约 因 素及 针 对 性 措施 分 析 ４ ． １过 渡季 节工 况切 换 分界 点 的确 定 以及制 冷 机 的频繁 启动 问题 前 文 已分 析 ：冬 ／ 夏 季 工况 理论 切 换 分 界 点为 室外 空气 湿球 温度 １ ５ ． ５ ℃ 。以此 作 为系 统工 况切 换 分 界点 ， 在 过 渡 季节 会 出 现工 况之 间 切换 频 繁 ， 制冷 机 频 繁启 停 的 问题 ， 使 机修 成 本加 大 、 机组 寿命 缩短 。 采取 措 施 ： 根据 每 天 气 温变 化 规律 和 冷却塔冬 ／ 夏 热 交 换 能力 分 析 比较 结 果 （ 参 见本 文 ３ ． ３内容 ） ，设 置两 个工 况 转换 条件 ， 即： 油冷却机 回水温度达到 ２ ６ ℃时 制 冷机 开启 供 冷 ， 空 气湿 球 温度 低 于 １ ３ ￣ Ｃ 时制冷机关闭， 切换到冷却塔供冷。 每 天气 温 变化 一 般 是早 晚低 中午 高 ， 过 渡 季节 每 天理 想 的工 况转 换 模 式是 ： 早 上 冷却 塔供 冷 一 中午冷 水 机供 冷 一 晚 间 冷却 塔 供 冷 ，冷水 机 组 每 天 只 启 停 一 次 。过渡 季节 每 天 早上 系 统 开机 时 ， 设 定 工况选 择 条件 为室 外空 气 湿球 温度 ｌ ５ ℃， 低于此值由冷却塔供冷 。 随着室外温度升 高或 者 生产 用冷 负 荷增 加 ， 油 冷 却机 回水 温度 逐 渐 升 高 ， 达到 ２ ６ ℃时 ， 立 即切 换 至 冷水 机 供冷 。午 后 气 温逐 渐 降低 ， 当湿 球 温 度低 于 ｌ ３ ℃时， 冷水 机 关 闭 ， 转 到 冷 却 塔供 冷 。 午 后湿 球温 度 降到 １ ３ ℃后 再 回升 的情 况 很少 发生 ， 因此 冷 水机 停 机后 很 少 再次 启 动。 ４ ． ２冬季冷却塔供冷的防冻问题 本项 目采用开式冷却塔 ， 换热效果好 但 冬 季 夜 间 系 统 停运 后 必 须 采 取 防冻 措 施 ，以 确保 系统 安 全 和下 一 班 次正 常启
延长 。
车间 空气参 数 要求 ： 温度 ２ ２ ±１ ｑ Ｃ， 湿 度 ５ ５ ±１ ０ ％。生产 工 艺 冷负 荷 ４ ９ ２ Ｋ Ｗ， 夏 季空 调 系统冷 负荷 ５ ４ ０ Ｋ Ｗ， 冬季 空 调 系统 冷 负荷 １ ２ ０ Ｋ Ｗ（ 夜 间 车 间停 产 时 ： 热 负 荷 ７ ５ Ｋ Ｗ） 。生 产 工艺 为 常年 冷 负 荷 ， 负荷 变 化 只和 生产 设 备开 工率 有 关 ， 不 受外 部 环 境 季节 影 响 ； 空 调 系统 冷 热 负荷 变 化既 和 季 节变 化 有关 ， 又 和 生产 开 工 率有 关 。空 调 系统 方案 见 图 １ ： 夏季， 由冷水 机组 供冷 。 冬季 ， 冷 水机 组关 闭 ， 空 气处 理 机用 调 整 新风 量 的方 法 维持室温 ， 油冷却机利用冷却塔供冷 。冬
度低 于 １ ５ ． ５ ￣ Ｃ的时 间约 为 ３ １ ６ １ ｈ 。考虑 以 下因素 ： ① 车 间生 产 ３班倒 为 主 ， 部 分 时 间２ 班倒（ ０点 至 ８ 点休息 ） ； ② 重 大节 日
休息 ；③ 为避免过渡季节冷水机频繁启 停， 过渡季节冷却塔供冷时间减 少（ 参见 本文 ３ ． １ 内容 ） 。因此 ， 实 际冷 却塔 供 冷 时 间低于上述时间 ， 测算后约为
须 ≤２ ６ ℃。
季夜间 ， 当新 风 量 调 至 最 小 、 室 温室 温仍 不 能满 足要 求 时 ， 利 用辅 助 电 加热 器 加 热 送 风 以维 持室 温 ； 过 渡季 节 当新 风 湿 度 大 时， 利 用调 整 新风 量 调节 车 间 温度 难 以保 证 室 内湿度 时 ， 制冷 机开 启 。 ３节 能效果 分 析 ３ ． １夏 季工 况 和冬季 工 况分 界 点 的确
关键 词 ：冷 却塔 ； 供冷； 热 交换 能 力 中图分 类号 ： Ｔ Ｓ ４ ３ ８
１概述
文献标 识 码 ： Ａ
冬 季 ，大 自然 就 相 当于 一 个 取 之 不 尽、 用 之不 竭 的 巨大 冷 源 ， 合 理 高 效 利 用 大 自然这 个免 费 的冷 源 ， 是 节 能 的一 条重 要 途径 。 ２ ０ １ １ 年笔 者参 与 了江西 南 昌某 精 密硬 质合 金工 具 厂房 建 设 ， 该 厂房 成 功 利 用冷却塔在冬季和过渡季节给生产设备 提供 冷水 ， 取 得 一 定节 能 成果 。本 文根 据 该 厂 房实 例 ， 从 冷却 塔 冬季 供 冷节 能经 济 效益 、 制 约 因素 和解 决 方案 的方 面进 行 分 析 和总 结 ， 希望 和 同行 一 起讨 论 、 研究 ， 寻 求冷 却 塔冬 季 供冷 的最佳 技 术 方案 ， 并 为 同类 厂房 的应 用 提供 参考 。 ２项 目实例 项 目为 目前 全 国乃 至 亚 洲 最 先 进 的 精 密硬 质 合金 刀具 生 产 厂房 ， 生 产 设备 均 为 国 外进 口 ， 厂 房 内核 心 车 间—— 精 密磨 床车间（ 简称车间） 要 求 恒 温恒 湿 ， 生 产 工 艺 需 要 空 调 系统 为 油 冷 却 机 提供 循 环 冷 却 水 ，要 求 回水 温 度 （ 油 冷却 机 出水 ） 必
２ Ｑ １
Ｑ ： （ 王）
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｎｅ ｗ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｄｕ ｃ ｔ ｓ
工 业 技 术
冷却塔冬季供冷实例研究
张 向 峰
（ 厦 门庐 山实业发展 有限公司 ， 福建 厦 门 ３ ６ １ ０ ０ ０ ） 摘 要： 冬季冷却塔供冷在我国很多工程 实例中得到 了应用， 节能效果显著。本文就冷却塔冬季供冷的原理、 技术参数与存 在 问题 作 了 简要 介绍 。
油 冷却 机 要求 冷 却水 出水 温 度 ≤ ２ ６ ℃， 板式换热器温度损失按 ２ ℃考虑， 则 冷却塔供冷时 ，冷却塔 回水 温度 须低 于 ２ ４ ℃。冷却塔流量不变时 ， 冷却塔进出水 温差 △ｔ＝０ ． ８ ６ Ｑ ／ Ｇ， 其中 生产工艺 冷 负荷 （ ｗ） ， Ｇ —— 冷 却泵 流 量 （ ｋ ｇ ／ ｈ ） 。计 算 结果 ： Ａｔ ＝ ３ ． ５ ｏ Ｃ，相 应 冷 却 塔 出 水 温 度 ≤２ ０ ． ５ ℃， 冷幅取值 ５ ℃时 ， 则 当空 气 湿 球温 度 低 于 １ ５ ． ５ ℃时 ， 可 以利 用 冷却 塔 直 接 向油冷 却机 供冷 。 ３ ． ２节 能效 果 分析 查 阅南 昌地 区气 候资 料 ， 全 年 湿球 温