中央空調冷卻系統技術改造項目改造

楊飛　漆雅慶　馮超　高富強

摘 要：某食用菌企業中央空調冷卻塔的散熱效率低、冷卻水流量小，夏季制冷主機的冷卻水進水溫度大大高于進水溫度設計要求，導致機組制冷效率大幅下降，能耗大幅升高。針對現有冷卻系統已存在問題，將中央空調系統原有的5臺散熱效率低的冷卻塔更換為5臺散熱效率更高的方形橫流式二面進風冷卻塔，另外將冷卻水系統供回水管徑加大，將3臺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的冷卻水流量，進一步提高散熱效果，達到節能降耗的目的，既降低了企業運行成本，又具有顯著的環境效益。

關鍵詞：中央空調系統 冷卻塔 節能改造

中圖分類號：TU831 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（a）-0106-02

某食用菌企業主要產品為金針菇，主要工序為培養基制作、滅菌、培養和采收。企業設有中央空調系統，冷水機組產生的冷凍水通過DD吊頂冷風機向培養室、生育室、冷卻間供冷，總共有9臺水冷式冷水機組，總功率為2 315 kW，總制冷量為12 031 kW。冷水機組全年運行365 d，每天運行24 h。目前，中央空調系統電力消耗占企業總電力消耗的70%以上。

中央空調系統一般主要由制冷壓縮機系統、冷凍循環水系統、冷卻循環水系統、盤管風機系統、冷卻塔風機系統等組成，如圖1所示。制冷壓縮機組通過壓縮機將空調制冷劑壓縮成液態后送蒸發器中，冷凍循環水系統通過冷凍水泵將常溫水泵入蒸發器盤管中與冷媒進行間接熱交換，這樣原來的常溫水就變成了低溫冷凍水，冷凍水被送到各風機風口的冷卻盤管中吸收盤管周圍的空氣熱量，產生的低溫空氣由盤管風機吹送到各個房間，從而達到降溫的目的。冷媒在蒸發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常壓狀態，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冷卻水系統的冷卻水帶走。冷卻循環水系統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，通過冷卻塔風機對其進行噴淋式強迫風冷，與大氣之間進行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便再循環使用。

額定工況下中央空調制冷主機對冷卻水溫度的要求是進水溫度為32 ℃，制冷主機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 ℃，制冷主機產生同樣制冷量時電機負荷則會上升1.6%，導致機組制冷效率降低、COP降低4%。

項目改造前，公司的中央空調冷卻塔的散熱效率低、冷卻水流量小，夏季制冷主機的冷卻水進水溫度高達39.8 ℃，大大高于進水溫度32 ℃的設計要求，導致制冷主機所產生的熱量無法按設計排除，主機運行負荷加大，冷凝器運行溫度升高，機組制冷效率大幅下降，能耗大幅升高。

1 節能改造技術原理

針對現有冷卻系統已存在問題，將中央空調系統原有的5臺散熱效率低的冷卻塔更換為5臺散熱效率更高的方形橫流式二面進風冷卻塔，新設備技術指標如下。

（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，集導風、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，填料自動定位，無需膠水粘結，方便安裝、拆卸、清洗而不至于破壞填料，同時也完全解決了填料因膠水粘結而易變脆的缺點，從而延長使用壽命。

（2）利用流體對稱均勻分布原理，內接管設計使進入冷卻塔左右兩側播水盆的水量均勻一致，解決了外接管給水時分配不均勻時冷卻塔熱力性能下降的缺陷。在系統連接時無需安裝水量平衡調節閥和外接管彎頭等設備材料，為用戶節省材料、安裝費用及時間，同時內接管設計使冷卻塔占用空間更少、外觀更美。

（3）傳統產品的填料區中間設計有橫梁和立柱，水流經填料后不可避免地會流經該橫梁和立柱，加上風機的抽力作用，流經該橫梁的水會被抽出塔外，造成漂水，漂水率高達0.1%～0.3%。新設備則采用創新式設計，填料區中間無任何橫梁，水不會漂出塔外，且采用的填料自帶收水器和導風蜂窩，漂水率小于0.001%。

（4）淋水填料采用整張懸掛設計，有效解決了淋水填料分層而使冷效下降的缺陷，同時設備生產商采用先進全自動填料生產設備和優質PVC平片、實現了長度高達4 m的整張填料的生產，僅該項改進就能提高冷效2%～3%。

（5）機翼型冷卻塔專用風機，低轉速運行設計，保證冷卻塔在低噪音狀態下運行；薄膜式型填料獨特的結構設計，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，最大限度避免了水流聲；播水盆上加蓋，進水口處加設水的消能緩沖裝置，可以較好地控制進水口的水聲，同時能保持水的清潔，防止陽光直射，抑制播水池內藻類植物的生長。冷卻塔的噪音主要來自其自身的機械系統，新設備在設計時非常有效地回避了機械聲源，利用優異的傳動及轉動系統，如采用SKF的電機軸承、NSK的減速機軸承、MITSUBOSHI傳動皮帶，以更有效地降低冷卻塔噪聲。

（6）根據相對較低的氣水比關系，設備生產商設計出低轉速高風量風機系統，配合專利技術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行對主制冷機提高COP值也有較大幫助。

除采用新型冷卻塔外，同時加大了冷卻水系統供回水管徑，將3臺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的冷卻水流量，進一步提高了散熱效果，達到節能降耗的目的。

中央空調冷卻系統技術改造項目投資主要包括設計及技術服務費用、施工管理費用、建筑工程費用、安裝工程費用及設備采購費用等，總投資額為人民幣94.2萬元。

2 項目節能效果

受審核項目完成后，由運行人員通過計量表對設備的運行狀況進行監測并記錄，形成月度的統計臺賬用于分析改造前后中央空調冷卻系統技術改造系統運行狀況（見表1）。

項目改造前的基準期，中央空調系統耗電量為2 112萬kW·h、產品產量為2 172 309 t，基準期單位產品綜合電耗為9.72 kW·h/t；項目改造后的對比期，中央空調系統耗電量為2 383萬kW·h、產品產量為2 969 383 t，對比期單位產品綜合電耗為8.03 kW·h/t。根據《節能項目節能量審核指南》計算該項目的節電量，則：

項目年節電量=（基準期單位產品綜合電耗-對比期單位產品綜合電耗）×基準期單位產品年產量

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

=368.67萬kW·h

3 結語

經核算，中央空調冷卻系統技術改造項目可實現年節電量368.67萬kW·h，明顯降低了企業電費成本。按火力發電每生產1 kW·h電力排放1.052 3 kg CO2、8.03 g SO2、6.9 g NOX和3.35 g煙塵計算，該項目相當于減少排放3 880 t CO2、30 t SO2、25 t NOX和12 t煙塵，具有顯著的環境效益。

參考文獻

[1] 國家發展改革委，財政部.節能項目節能量審核指南[Z].2008.

[2] GB/T 2589-2008，綜合能耗計算通則[S].北京：中國標準出版社，2008.

[3] GB/T 15316-2009，節能監測技術通則[S].北京：中國標準出版社，2009.