淺析冷水機組運行中冷卻水系統的重要性

蔣雪冬

摘 要：在中央空調系統中，冷卻水的溫度、水質直接影響冷水機組的運行工況和制冷效率。保證冷卻水的水質，冷卻塔的冷卻度至關重要。同時做好對水質的保證以及冷卻塔的正確操作使用，使冷水機組在正常工況下運行，也達到節能、降耗提高使用壽命的目的。本文重點論述了實際工作中冷卻水系統的運行，操作及水質保持等。

關鍵詞：冷水機組；冷卻塔；冷卻水

中圖分類號：TU831 文獻標識碼：A

隨著城市現代化的快速發展和人民生活水平的普遍提高，中央空調得到廣泛的應用，操作人員要了解機組的工作原理和適應機組特點的操作程序。如冷水機組吸收的熱量，通過冷卻水經循環泵至冷塔散發；通常情況下冷卻水溫度的要求是進水溫度為32℃，出水溫度為37℃；在冷卻水定值流量下，冷卻塔的冷卻度決定了冷卻水的溫度（不會低于環境濕球溫度）；水質的質量對冷凝器換熱有著重要影響，因此保證冷水機組的高效、安全運行，是每位操作及管理人員的重要職責。

一、現有冷卻塔系統的操作及改進方案

冷卻塔雖然是中央空調系統中的附屬設備，但它卻擔負著向大氣中散發整個系統所吸收的總熱量的重要任務，對冷卻塔的操作正確與否，直接關系到冷水機組的制冷效果和節能，冷卻塔對冷卻水的降溫功能受室外空氣、環境濕球溫度的影響，所以需要采取一些調節措施。

1.冷卻塔的操作及風機的自控調節

冷卻塔為多臺并聯配置，冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔，根據設計來匹配為一對一正常運行。夏季冷水機組運行時，自控轉為夏季模式，主機負荷大，溫度高，采用一機雙塔四風機自控運行的狀態。下面以AB兩臺冷卻塔為例：

設冷卻水滿足68.6kPa，壓力降流量為120kg/s，AB兩臺冷卻塔同時工作，理論上進出AB塔的流量各為60kg/s，冷卻塔出水達到設定溫度28℃時，A塔雙風機啟動，由于B塔60kg/s的冷卻水未被冷卻（約80%為蒸發冷卻），B塔未被冷卻的60kg/s的水，與A塔被冷卻的60kg/s的水混合后進入冷凝器，其水溫比單獨開A塔（指關閉B塔流水，120kg/s全部從A塔進入）要高2℃左右，這樣，在A塔的冷卻度未達到理想的冷卻水的溫度下，冷卻塔出水溫度達到30℃時，B塔雙風機啟動運行，達到冷卻塔出水溫度27℃時，B塔雙風機停止運行（冷水機組24小時運行，上述現象晚間明顯），如上運行模式，B塔風機啟停頻繁，冷凝溫度在3℃左右頻繁波動，冷卻塔進出水電動閥門未進入自控系統，但可遠程手動控制，隨風機的啟停開關水閥可對上述問題有所緩解，但會出現塔盤水位不正常，開啟不及時現象。

根據現有條件，自控與遠程手動相結合，合理調整冷卻塔臺數及風機的啟停；加裝變頻設備，使冷塔不以加減風機臺數調溫，而是以風機的轉數的調節得以理想的水溫；目前的微電腦控制，只能控制機組的正常運行，起安全保護作用，方便操作，哪個控制冷凍水、冷卻水的流量和壓力降，不能為機組提供最佳、最節能的運行條件，由于人們對自控的依賴，忽略了根據工況的手動調節，人為地增加了機組的運行費用。

2.冷卻塔空氣的循環流動

由于環保意識的增強，對消聲降噪的要求提高，冷塔安裝環境的局限，部分冷卻塔加裝吸音板已達到降低噪聲的作用，使冷卻塔通風量不足，環境濕球溫度提高，以某博物館為例：冷卻塔（逆流引風式）安裝在樓體南側頂部一凹面內，東西北據墻體兩米，南面為開放通風，此安裝位置已降低了冷卻度，由于噪聲原因，南門加裝吸音導風板，頂部密封，在通風筒上部加裝吸音導風板，問題只有在動起來才能看見？致使空氣循環流動不暢，吸風量不足，排風阻力加大，吸排空氣短路，熱風在循環，冷凝溫度提高3℃左右，使冷水機組偏離運行工況，冷凝溫度對理論制冷循環制冷系數的影響見表1。

3.冷水機組的熱交換過程

冷水機組熱交換有4個過程：

①冷凍水與用冷場合的空氣的熱交換。

②冷凍水與機組蒸發器內制冷劑的熱交換。

③冷卻水與冷凝器制冷劑的熱交換。

④冷卻水在冷卻塔與空氣的熱交換。

這些交換過程都離不開水的循環，可見水在冷水機組工作中的重要性。

二、冷卻水進行水質處理的意義

1.中央空調循環冷卻水系統的特點

冷卻水在循環使用過程中不斷蒸發濃縮，含鹽量不斷上升，為了不使含鹽量無限制地升高，必須放掉一部分冷卻水，同時補入新鮮水，前者稱之為排污，后者稱之為補水。含鹽量上升后極易在熱交換器的水側形成水垢，垢的形成不僅使傳熱效率下降，制冷負荷增大，還會形成垢下腐蝕，造成水電浪費和縮短機組使用壽命。冷卻水系統的另一個特點是保有水量小，極易濃縮，如掌握不好排污量和補水量，濃縮倍數波動較大，難以保證水處理效果。

2.中央空調冷卻采用敞開式循環冷卻系統存在的弊端

冷卻水可以不斷地循環使用，這雖然節約了水資源，但是它也存在一些弊端，主要有以下3點：

2.1 設備的結垢

無論是蒸發器還是冷凝器，吸收器，在使用一段時間以后，管壁上都會出現一層污垢，如果嚴重的話，就會影響到制冷的效果。如果發生在蒸發器銅管，會造成冷水溫度將不下來。如果發生在冷凝器銅管，會影響冷劑水的生成。如果發生在吸收器銅管，會影響濃溶液吸收水蒸氣的效果。總之無論發生在哪個部位都會影響到制冷的效果。而實際上往往不會只發生再某個部位，幾個地方同時出現，這樣影響就更大了。污垢通常用污垢系數來度量，污垢系數越大，則熱阻越大，傳熱性能越差，機組制冷量越低。解決這個問題的辦法一是根據水質定期加藥，以此達到減緩水垢形成的目的。二是增加軟化水的設備，去除水中的鈣鎂離子及硫酸根等，減小水的硬度，達到減緩水垢形成的目的。三是定期檢查各個部位水垢形成的情況，然后采取物理或化學方法祛除水垢。以上幾種方法單獨或配合使用，均能達到一定的效果，提升直燃機組的制冷能力，污垢系數對制冷量的影響見表2。

2.2 金屬的腐蝕

冷卻水在循環運行過程中對機組，管壁有一個沖刷腐蝕；冷卻水通過冷卻塔自上往下散熱降溫水時；冷卻水和空氣充分接觸，水中的溶解氧已達到飽和狀態，在碳鋼表面形成許多腐蝕微電池，因為微電池中陽極區的金屬不斷溶解而被腐蝕。另外，隨著系統水的濃縮，鹽分的增大，對機組及換熱器管壁也會造成應力腐蝕。

2.3 菌類、藻類及黏泥對設備的腐蝕

在敞開式循環冷卻水中由于有充足的溶解氧、足夠的有機物和無機鹽，溫度一般都在25℃～40℃左右，這些有利的條件很適合一些藻類、菌類的繁殖生長。它們的滋生會產生生物垢黏泥。這些黏泥附著不但會使機器組散熱的效率降低，而且會堵塞設備，更為甚者對機組產生點蝕，導致設備穿孔。

3.空調水處理投藥的必要性

空調水處理投藥的必要性主要有以下3點：

其一是延長管線和設備的使用壽命。如果在主要管線和設備上發生泄漏時，或在敷設管道上發生了泄漏，更換維修，不但要花費較大的費用，而且在實施時存在許多困難，空調系統水處理的必要性就在于使管線和設備達到設計的使用壽命。

其二是節能。當結垢和腐蝕產生繡垢堆積物，都會導致散熱效率下降，為達到設定效果，必須加大能量消耗，同時還會造成縮短設備的使用壽命。在敞開式循環水系統中，采用水處理投藥技術還會節省大量的補充水。

其三是創造穩定舒適的工作和生活環境，保證中央空調系統穩定正常運行。

4.冷卻水的藥劑濃縮度控制穩定的重要性

冷卻水中緩蝕阻垢劑濃度的穩定性是確保冷卻水投藥水處理效果的一個重要因素，藥劑濃度控制得不穩定，表現為日常監測冷卻水中的藥劑含量過低，或者過高。

4.1 藥劑濃度過低

冷卻水的藥劑濃度過低，在藥劑與冷卻水中的結垢因子發生洛合反應后，出現反應后剩余的結垢因子繼續游離于冷卻水中，在冷卻系統局部溫度較高（如換熱器中），結垢因子容易析出成水垢，附著在換熱器內表面，影響機組的換熱器效果。

4.2 藥劑濃度過高

冷卻水的藥劑濃度過高，與結垢因子發生洛合反應后，剩余的藥劑易發生水解反應，使藥劑的緩蝕能力降低，阻垢作用消食，且易與水中的陽離子生成磷酸垢。同時，冷卻水中含大量的磷物質，相當于為水中的微生物提供豐富的營養物質，使冷卻水容易滋生細菌、藻類。

鑒于以上兩點，我們在進行投藥水處理時，投加緩蝕阻垢劑，必須定期監測水中的藥劑濃度，發現藥劑含量不再控制范圍內時，及時做出調整，確保水處理達到最佳效果。

結論

通過對中央空調冷卻水水質的保證及冷卻塔水溫的實時調節，管理人員要加強空調制冷理論和實際操作經驗的學習和提高，以保證機組的正常運行和設備的使用效率，特別是對于國外進口的中央空調設備，由于自動化程度高，容易使人產生錯覺，似乎有微電腦控制中心控制，只要按按電鈕就可以順利操作，從而忽視了節能操作技術的學習和提高，這應引起充分的重視。

參考文獻

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