中央空調(diào)冷卻系統(tǒng)技術(shù)改造項(xiàng)目改造

楊飛　漆雅慶　馮超　高富強(qiáng)

摘 要：某食用菌企業(yè)中央空調(diào)冷卻塔的散熱效率低、冷卻水流量小，夏季制冷主機(jī)的冷卻水進(jìn)水溫度大大高于進(jìn)水溫度設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致機(jī)組制冷效率大幅下降，能耗大幅升高。針對現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)已存在問題，將中央空調(diào)系統(tǒng)原有的5臺(tái)散熱效率低的冷卻塔更換為5臺(tái)散熱效率更高的方形橫流式二面進(jìn)風(fēng)冷卻塔，另外將冷卻水系統(tǒng)供回水管徑加大，將3臺(tái)流量較小的冷卻水泵更換為流量更大的冷卻水泵，從而提高冷卻水系統(tǒng)的冷卻水流量，進(jìn)一步提高散熱效果，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，既降低了企業(yè)運(yùn)行成本，又具有顯著的環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)系統(tǒng) 冷卻塔 節(jié)能改造

中圖分類號(hào)：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（a）-0106-02

某食用菌企業(yè)主要產(chǎn)品為金針菇，主要工序?yàn)榕囵B(yǎng)基制作、滅菌、培養(yǎng)和采收。企業(yè)設(shè)有中央空調(diào)系統(tǒng)，冷水機(jī)組產(chǎn)生的冷凍水通過DD吊頂冷風(fēng)機(jī)向培養(yǎng)室、生育室、冷卻間供冷，總共有9臺(tái)水冷式冷水機(jī)組，總功率為2 315 kW，總制冷量為12 031 kW。冷水機(jī)組全年運(yùn)行365 d，每天運(yùn)行24 h。目前，中央空調(diào)系統(tǒng)電力消耗占企業(yè)總電力消耗的70%以上。

中央空調(diào)系統(tǒng)一般主要由制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)、冷凍循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等組成，如圖1所示。制冷壓縮機(jī)組通過壓縮機(jī)將空調(diào)制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中，冷凍循環(huán)水系統(tǒng)通過冷凍水泵將常溫水泵入蒸發(fā)器盤管中與冷媒進(jìn)行間接熱交換，這樣原來的常溫水就變成了低溫冷凍水，冷凍水被送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)口的冷卻盤管中吸收盤管周圍的空氣熱量，產(chǎn)生的低溫空氣由盤管風(fēng)機(jī)吹送到各個(gè)房間，從而達(dá)到降溫的目的。冷媒在蒸發(fā)器中被充分壓縮并伴隨熱量吸收過程完成后，再被送到冷凝器中去恢復(fù)常壓狀態(tài)，以便冷媒在冷凝器中釋放熱量，其釋放的熱量正是通過循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻水帶走。冷卻循環(huán)水系統(tǒng)將常溫水通過冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤管后，再將這已變熱的冷卻水送到冷卻塔上，通過冷卻塔風(fēng)機(jī)對其進(jìn)行噴淋式強(qiáng)迫風(fēng)冷，與大氣之間進(jìn)行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便再循環(huán)使用。

額定工況下中央空調(diào)制冷主機(jī)對冷卻水溫度的要求是進(jìn)水溫度為32 ℃，制冷主機(jī)能保證冷媒水出水溫度保持在7 ℃。如冷卻水溫度偏離所要求的水溫，每上升1 ℃，制冷主機(jī)產(chǎn)生同樣制冷量時(shí)電機(jī)負(fù)荷則會(huì)上升1.6%，導(dǎo)致機(jī)組制冷效率降低、COP降低4%。

項(xiàng)目改造前，公司的中央空調(diào)冷卻塔的散熱效率低、冷卻水流量小，夏季制冷主機(jī)的冷卻水進(jìn)水溫度高達(dá)39.8 ℃，大大高于進(jìn)水溫度32 ℃的設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致制冷主機(jī)所產(chǎn)生的熱量無法按設(shè)計(jì)排除，主機(jī)運(yùn)行負(fù)荷加大，冷凝器運(yùn)行溫度升高，機(jī)組制冷效率大幅下降，能耗大幅升高。

1 節(jié)能改造技術(shù)原理

針對現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)已存在問題，將中央空調(diào)系統(tǒng)原有的5臺(tái)散熱效率低的冷卻塔更換為5臺(tái)散熱效率更高的方形橫流式二面進(jìn)風(fēng)冷卻塔，新設(shè)備技術(shù)指標(biāo)如下。

（1）采用薄膜式填料，薄膜式阻燃型淋水填料散熱面積大，熱力性能高，集導(dǎo)風(fēng)、散熱、收水功能于一體。該填料采用真空吸塑而成，整張懸掛式安裝，填料自動(dòng)定位，無需膠水粘結(jié)，方便安裝、拆卸、清洗而不至于破壞填料，同時(shí)也完全解決了填料因膠水粘結(jié)而易變脆的缺點(diǎn)，從而延長使用壽命。

（2）利用流體對稱均勻分布原理，內(nèi)接管設(shè)計(jì)使進(jìn)入冷卻塔左右兩側(cè)播水盆的水量均勻一致，解決了外接管給水時(shí)分配不均勻時(shí)冷卻塔熱力性能下降的缺陷。在系統(tǒng)連接時(shí)無需安裝水量平衡調(diào)節(jié)閥和外接管彎頭等設(shè)備材料，為用戶節(jié)省材料、安裝費(fèi)用及時(shí)間，同時(shí)內(nèi)接管設(shè)計(jì)使冷卻塔占用空間更少、外觀更美。

（3）傳統(tǒng)產(chǎn)品的填料區(qū)中間設(shè)計(jì)有橫梁和立柱，水流經(jīng)填料后不可避免地會(huì)流經(jīng)該橫梁和立柱，加上風(fēng)機(jī)的抽力作用，流經(jīng)該橫梁的水會(huì)被抽出塔外，造成漂水，漂水率高達(dá)0.1%～0.3%。新設(shè)備則采用創(chuàng)新式設(shè)計(jì)，填料區(qū)中間無任何橫梁，水不會(huì)漂出塔外，且采用的填料自帶收水器和導(dǎo)風(fēng)蜂窩，漂水率小于0.001%。

（4）淋水填料采用整張懸掛設(shè)計(jì)，有效解決了淋水填料分層而使冷效下降的缺陷，同時(shí)設(shè)備生產(chǎn)商采用先進(jìn)全自動(dòng)填料生產(chǎn)設(shè)備和優(yōu)質(zhì)PVC平片、實(shí)現(xiàn)了長度高達(dá)4 m的整張?zhí)盍系纳a(chǎn)，僅該項(xiàng)改進(jìn)就能提高冷效2%～3%。

（5）機(jī)翼型冷卻塔專用風(fēng)機(jī)，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行設(shè)計(jì)，保證冷卻塔在低噪音狀態(tài)下運(yùn)行；薄膜式型填料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效增大水膜面積，降低滴水噪聲。填料底部浸入水盤的冷水水位以下，冷卻水可成薄膜狀連貫地流入冷水盤內(nèi)，最大限度避免了水流聲；播水盆上加蓋，進(jìn)水口處加設(shè)水的消能緩沖裝置，可以較好地控制進(jìn)水口的水聲，同時(shí)能保持水的清潔，防止陽光直射，抑制播水池內(nèi)藻類植物的生長。冷卻塔的噪音主要來自其自身的機(jī)械系統(tǒng)，新設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)非常有效地回避了機(jī)械聲源，利用優(yōu)異的傳動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，如采用SKF的電機(jī)軸承、NSK的減速機(jī)軸承、MITSUBOSHI傳動(dòng)皮帶，以更有效地降低冷卻塔噪聲。

（6）根據(jù)相對較低的氣水比關(guān)系，設(shè)備生產(chǎn)商設(shè)計(jì)出低轉(zhuǎn)速高風(fēng)量風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，配合專利技術(shù)且配置相對較大散熱面積的填料，不只在冷卻塔本身能耗下降和漂水率控制在極小范圍外，其較低的出水溫度運(yùn)行對主制冷機(jī)提高COP值也有較大幫助。

除采用新型冷卻塔外，同時(shí)加大了冷卻水系統(tǒng)供回水管徑，將3臺(tái)流量較小的冷卻水泵更換為流量更大的冷卻水泵，從而提高冷卻水系統(tǒng)的冷卻水流量，進(jìn)一步提高了散熱效果，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

中央空調(diào)冷卻系統(tǒng)技術(shù)改造項(xiàng)目投資主要包括設(shè)計(jì)及技術(shù)服務(wù)費(fèi)用、施工管理費(fèi)用、建筑工程費(fèi)用、安裝工程費(fèi)用及設(shè)備采購費(fèi)用等，總投資額為人民幣94.2萬元。

2 項(xiàng)目節(jié)能效果

受審核項(xiàng)目完成后，由運(yùn)行人員通過計(jì)量表對設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測并記錄，形成月度的統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬用于分析改造前后中央空調(diào)冷卻系統(tǒng)技術(shù)改造系統(tǒng)運(yùn)行狀況（見表1）。

項(xiàng)目改造前的基準(zhǔn)期，中央空調(diào)系統(tǒng)耗電量為2 112萬kW·h、產(chǎn)品產(chǎn)量為2 172 309 t，基準(zhǔn)期單位產(chǎn)品綜合電耗為9.72 kW·h/t；項(xiàng)目改造后的對比期，中央空調(diào)系統(tǒng)耗電量為2 383萬kW·h、產(chǎn)品產(chǎn)量為2 969 383 t，對比期單位產(chǎn)品綜合電耗為8.03 kW·h/t。根據(jù)《節(jié)能項(xiàng)目節(jié)能量審核指南》計(jì)算該項(xiàng)目的節(jié)電量，則：

項(xiàng)目年節(jié)電量=（基準(zhǔn)期單位產(chǎn)品綜合電耗-對比期單位產(chǎn)品綜合電耗）×基準(zhǔn)期單位產(chǎn)品年產(chǎn)量

=（9.72 kW·h/t-8.03 kW·h/t）×2 172 309 t×10-4

=368.67萬kW·h

3 結(jié)語

經(jīng)核算，中央空調(diào)冷卻系統(tǒng)技術(shù)改造項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電量368.67萬kW·h，明顯降低了企業(yè)電費(fèi)成本。按火力發(fā)電每生產(chǎn)1 kW·h電力排放1.052 3 kg CO2、8.03 g SO2、6.9 g NOX和3.35 g煙塵計(jì)算，該項(xiàng)目相當(dāng)于減少排放3 880 t CO2、30 t SO2、25 t NOX和12 t煙塵，具有顯著的環(huán)境效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家發(fā)展改革委，財(cái)政部.節(jié)能項(xiàng)目節(jié)能量審核指南[Z].2008.

[2] GB/T 2589-2008，綜合能耗計(jì)算通則[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3] GB/T 15316-2009，節(jié)能監(jiān)測技術(shù)通則[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.