循环水冷却系统的设计与运行

循环水冷却系统的设计与运行
摘要:以西安机电信息技术研究所科研大楼空调系统调试为例,在调试过程中发现系统冷却水温降不下来、屋面冷却塔集水盘溢水和溅水、地面循环水箱停泵时往外喷水等一系列问题,从设计、施工、安装调试方面进行了分析,提出了更换冷却循环水泵的功率、调整冷却塔挡水板的安装高度和增大循环水箱的容积的措施,解决了冷却水温将不下来等问题,实现了空调机组的正常运行。

关键字:循环水冷却系统冷却水泵冷却塔
0 引言
在西安机电信息技术研究所空调系统调试过程中,空调机组的冷却水温降不下来,导致空调机组不能正常运行。

检查了冷却系统,发现了屋面的冷却塔集水盘往外溢水,施工方把冷却塔进水管道的阀门只开到1/3。

通过对冷却系统分析,找准原因提出了三点更改意见,解决了冷却系统水温降不下来的问题,从而保证了空调系统的正常运行。

1 系统组成
西安机电信息研技术究所科研大楼设计地上十层,地下一层,建筑物的空调系统采用风机盘管和水冷螺杆式空调机组实现建筑物的制冷,2台螺杆式空调机组和冷却循环水系统安装在距科研楼100m左右的动力中心,动力中心单层建筑,层高 6.0m。

螺杆空调机组要求的循环水量为216m3/h。

冷冻泵设计参数Q=200m3/h,H=38m,N=30Kw;冷却循环泵设计参数=171~294m3/h,H=23~31.5m,N=37K。

冷却系统的设备:1台500 m3/h冷却塔,12 m3水箱,一台电子水处理仪。

冷却系统图如图1:
1—循环水箱2—空调机组3—冷却塔4—冷却循环泵
2 调试中发现的问题及分析
在调试过程中发现了下面3个问题:
(1)螺杆式空调机组的冷却水温过高,造成了设备不能正常工作;
(2)12m3水箱在冷却水泵停止工作时有大大约3~4m3的水外溢,浪费了水资源;
(3)屋面冷却塔拨水盘的溅水情况严重。

对发现的问题仔细查看了图纸,联系了冷却塔厂家,首先找到了冷却塔溅水的问题,在安装过程中,冷却塔的挡水板安装过高,造成了填料和挡板之间存在较大的空隙,这是造成屋面冷却塔拨水盘的溅水的根本原因,厂家修复后解决。

接下来把设计图纸和现场的安装认真核对,发现施工单位把冷冻水泵和冷却水泵安装反了,将冷却水泵装在了冷冻水泵的位置,而将冷冻水泵装在了冷却水泵的位置,再检查水泵功率对水泵的功率仍存在很大的疑问存在很大的疑问,觉得功率和扬程、流量不匹配,后询问了设备厂家,将水泵功率也作了调整,现在的冷冻泵设计参数Q=200m3/h,H=38m,N=37Kw;冷却循环泵设计参Q=240m3/h,H=24m,N=30Kw。

调试后空调机组能正常工作。

但问题(2)仍存在。

通过现场的调试认为12m3水箱设计过小,需增加水箱的容量来解决溢水的问题,与设计方就此问题沟通,设计单位提出了将水泵吸水口与冷却塔出水口连接来解决,但由于现场实际水泵、水箱已经安装,如按上述方案需更换水泵,而已安装的水箱相当于作废,给建设单位造成了一定的经济损失。

否决了此方案。

认为在原有基础上将水箱的容积加大4m3合适。

3 设计冷却系统的分析
3.1水泵扬程的确定
冷却水系统水泵扬程的系统阻力应是由冷却塔集水盘至冷却塔布水器的高差、水泵的阻力、管道的沿程阻力三部分之和。

并放大1.05~1.10的安全系数。

冷却塔一般设计方案将冷却塔放置在屋面,由于冷却塔自带集水盘,从集水盘到设备的高度有一定的静水压,此部分水压抵消了供水管上升所需的压力,所以只需计算冷却塔底盘和布水管的高差即可。

而上述设计方提到“将水泵吸水口与冷却塔出水口连接”来解决方案,由于原设计水泵选型时已把把冷却塔和水泵吸水管之间的高差计入了扬程计算。

如果按设计方的方案解决可能造成的问题就是烧坏电机。

3.2 冷却塔的选择
目前的冷却塔的形式有横流式和逆流式。

在民用建筑中冷却水循环流量小,一般选用低噪音逆流式冷却塔。

冷却塔选型时的循环流量由暖通专业提供,给排水专业设计人员根据提供的数据,采取一一对应的方法选择冷却塔。

通过实践认为,冷却塔选型应考虑一定的余量,在做给排水设计时一般按暖通专业提供的循环冷却水量放大1.1~1.2被进行选型,其主要原因是:
(1)冷却塔标准设计工况为空气湿球温度28℃,出水温度32℃,进水温度37℃,出水温度与湿球温度相差4℃。

特备在湿热的天气里,冷却后的水温很难达到32℃。

(2)冷却塔系统在运行一段时间后,会出现补水不均,管道结垢,减少循环水流量,影响了空调机组的制冷效果。

在工程实践中,经常出现系统运行一段时间后,空调机组冷却水温达不到设计要求的情况。

(3)空调机组在较低水温环境下运行,能够提高机组的制冷效果。

3.3系统开停设备的顺序
在系统调试时,设备厂家一再强调空调机组和冷却塔的开停顺序,一定要严格执行,否则会出现系统不能正常运行,甚至出现烧坏空调机组的可能。

系统运行时的顺序:
冷却泵——冷却塔——冷冻水泵——空调机组[1-4]
系统关闭时顺序:
空调机组——冷冻水泵——冷却塔——冷却泵[1-4]。

而对于冷却塔配置的风机一般都在需要时才开启,不需要时关闭。

3.4设计系统的不足和应采取的方案
(1)本设计系统,没有考虑了节能的问题。

屋面冷却塔的出水管直接进入地面的循环水箱,此部分的能量没有被充分利用,该设计方案的循环水箱相当于一个消能池,水箱里的水全部为没有能量的水,还的通过循环水泵来提升到达屋面,这一点也是不符合国家节能标准的。

系统设计一般应选择集水型冷却塔,水泵直接从冷却塔集水盘吸水。

(2)由于冷却塔集水池上方的过滤网孔径较小,管道内的水不断流动过程中会产生间隙的真空状态,影响了管道内水流的通畅性,造成了水箱了水位的不稳定性,如果真空时间过长会造成水箱内的最低水位不能满足水泵吸水口的最低淹没深度,而影响水泵的使用寿命。

系统应在冷却水管道系统的最高点增加某一管径的直管,垂直安装在管道上,已解决管道内真空影响水流的问题。

4 结论
通过对调试过程中发现问题的分析,提出了更换原设计冷冻循环泵和冷却循环泵的功率、调整了冷却塔挡水板的安装高度、在冷却出水管上增加了进气管道、增大了冷却循环水箱的容量的方案,解决了冷却水温将不下来的问题,保证了空调机组的正常运行。

参考文献
[1] 张子慧,黄翔,张景春. 制冷空调自动控制[M] . 北京:科学出版社,2001.
[2] 上海市建设和管理委员会. 建筑给排水设计规范GB50015-2003. 北京:中国计划出版社,2003.
[3] 机械工业第一设计研究院. 中小型冷却塔选型与安装02S106[GB]. 北京:中国建筑标准设计研究院,2008.。