機(jī)械通風(fēng)冷卻塔與無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔分析報(bào)告

郴州項(xiàng)目中央空調(diào)無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔與機(jī)械通風(fēng)冷卻塔從初投資成本和性能及后期運(yùn)行維護(hù)成本分析湖南美世界物業(yè)管理有限公司暖通工程師：吳超彪目 錄1結(jié)構(gòu)方式與冷卻原理 表4中冷卻塔按每天12小時(shí)，每月運(yùn)行30天計(jì)算的全年6個(gè)月耗水量；2）、從二種冷卻塔耗水量比較可知，機(jī)械通風(fēng)方形橫流冷卻塔全年節(jié)約水量35283.6噸。3）、無(wú)風(fēng)機(jī)塔一般設(shè)計(jì)有專(zhuān)用的補(bǔ)水水池，浪費(fèi)占地面積和增加施工難度。機(jī)械抽風(fēng)則無(wú)須設(shè)置。控制方式與節(jié)能途徑無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔的控制主要體現(xiàn)在水泵的控制方面。如果可以通過(guò)在出水管路上設(shè)置傳感器控制水泵的轉(zhuǎn)速，從而控制進(jìn)入冷卻塔的水流量。流量調(diào)整的同時(shí)，冷卻水泵的揚(yáng)程同樣也被調(diào)整，影響噴口水流速，從而導(dǎo)致散熱性能急劇降低。因此局限性較大。機(jī)械通風(fēng)冷卻塔雙速恒溫自動(dòng)控制冷卻塔作為制冷空調(diào)系統(tǒng)的重要部分，在設(shè)計(jì)時(shí)通常按照“最不利工況”進(jìn)行產(chǎn)品選型，在“非最不利工況”（如部分負(fù)荷狀態(tài)下）與過(guò)渡季節(jié)，如果對(duì)冷卻塔的風(fēng)機(jī)進(jìn)行有效的控制，就可以達(dá)到顯著的節(jié)能目的。因此，如果采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔時(shí)可配置“冷卻塔雙速恒溫自動(dòng)控制”系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制過(guò)程不須人工干預(yù)，完全處于自動(dòng)狀態(tài)，其特點(diǎn)如下：軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量的變化與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化成正比，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的一半時(shí)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量也是標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量的一半，而同時(shí)其功耗只有標(biāo)準(zhǔn)功耗的八分之一?？梢?jiàn)，采用雙速電機(jī)省電是非常明顯的。另外，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)下，比高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)降低噪音約5dB(A)，若處于自動(dòng)停機(jī)的工作狀態(tài)，其噪音還可比低速運(yùn)行時(shí)降低約3dB(A)，可降低冷卻塔運(yùn)行噪音。溫度調(diào)節(jié)控制當(dāng)環(huán)境的濕球溫度降低時(shí)，冷卻塔的冷卻能力增加，出水溫度降低，在出水溫度管路上加設(shè)溫度傳感器，感知水溫變化從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式：改變運(yùn)轉(zhuǎn)速度；控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)或者控制風(fēng)機(jī)的起停，達(dá)到節(jié)能的目的。綜合運(yùn)行能耗分析機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套風(fēng)機(jī)電機(jī)的功率確定機(jī)械通風(fēng)冷卻塔風(fēng)機(jī)電機(jī)功率參考“中小型玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔”GB7190.1-1997中C型塔Δt=5℃的工況選定，根據(jù)其規(guī)定，實(shí)測(cè)耗電比不大于0.04kW(m3/h)，為了便于對(duì)照設(shè)計(jì)計(jì)算，還參考了一些廠家的配套功率，具體工程應(yīng)以具體產(chǎn)品樣本進(jìn)行校核。以下分析案例為300噸機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套風(fēng)機(jī)電機(jī)的額定功率及風(fēng)機(jī)耗能，見(jiàn)表4。表5機(jī)械通風(fēng)塔配套風(fēng)機(jī)電機(jī)的額定功率冷卻水流量(m3/h)300電機(jī)功率(kW)7.5風(fēng)機(jī)能耗(kW)6.522注：通常風(fēng)機(jī)選用時(shí)應(yīng)考慮功率儲(chǔ)備系數(shù)，其值宜取1.10-1.15之間。折算掉儲(chǔ)備系數(shù)后即為風(fēng)能消耗，計(jì)算時(shí)小于20kW的電機(jī)其儲(chǔ)備按1.15折算，大于20kW的電機(jī)其儲(chǔ)備系數(shù)按1.10折算。兩種塔進(jìn)水壓力比較無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔進(jìn)塔壓力參考某品牌冷卻塔比較機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，具體情況見(jiàn)表5.表6兩種冷卻塔進(jìn)水壓力比較無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔機(jī)械通風(fēng)冷卻塔冷卻水流量(m3/h)300300進(jìn)塔壓力(m)154.6水壓差(kW)10.4水泵及其電機(jī)能耗水泵的揚(yáng)程=空調(diào)機(jī)組水頭損失+布水器所需水頭（或塔體揚(yáng)程）+管道水頭損失，并假定冷卻塔的進(jìn)出水管均從塔的底部接入，其中空調(diào)機(jī)組局部阻力按8mH2O計(jì)算，管道阻力按5mH2O計(jì)算。要得到水泵的能耗，必須先計(jì)算出泵的軸功率，并考查傳動(dòng)效率、電動(dòng)機(jī)的效率。文中以KQW型泵的參數(shù)進(jìn)行論述，該型泵采用電機(jī)直接連接，機(jī)泵軸完全同心，傳動(dòng)效率高，計(jì)算泵的能耗時(shí)該項(xiàng)忽略不計(jì)；電動(dòng)機(jī)的效率以其額定工況的效率進(jìn)行計(jì)算。其流量、揚(yáng)程、電機(jī)功率電機(jī)效率、泵的軸功率，泵的能耗等數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。表7兩種冷卻塔配套水泵能耗LFC-300配套水泵YHA-300配套水泵水泵型號(hào)KQW200/250-30/4(Z)KQW200/315-45/4(Z)流量(m3/h)300300揚(yáng)程(m)3220功率(kW)4530軸功率(kW)31.2220.14電機(jī)效率(%)92.392.2能耗(kW)33.82421.844綜合能耗比較根據(jù)表5中機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套風(fēng)機(jī)電機(jī)的風(fēng)機(jī)耗能和表7中機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套水泵及無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔配套水泵能耗數(shù)據(jù)，得出機(jī)械通風(fēng)冷卻塔和無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔綜合能耗，具體內(nèi)容詳見(jiàn)表7。表8兩種冷卻塔的綜合能耗無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔機(jī)械通風(fēng)冷卻塔冷卻水量(m3/h)300*55=16500300*55=16500水泵能耗(kW)33.824*55=186021.844*55=1201風(fēng)機(jī)能耗(kW)06.522*55=359塔總能耗(kW)（33.824+0）*55=1860（21.844+6.522）*55=1560能耗差(kW)1560-1860=-300節(jié)能效率(%)-300/1560=-19.23%由表8兩種冷卻塔的綜合能耗分析可知，冷卻水量為16500T/h的無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔較機(jī)械通風(fēng)冷卻塔節(jié)能效率為負(fù)值（-19%），反而不節(jié)能。能耗小結(jié)如果把機(jī)械通風(fēng)冷卻塔系統(tǒng)改造成無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔，其原有的循環(huán)水泵既使考慮選泵時(shí)形成的壓力富余，基本上不能滿(mǎn)足無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔需增加的能量要求。兩種塔型的綜合能耗，無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔的需增能耗值不能采用兩種塔型的進(jìn)塔水壓差折算，必須通過(guò)比較兩種系統(tǒng)的水泵能耗及機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的風(fēng)機(jī)能耗才能確定。分析可知，采用無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔反而不節(jié)能。設(shè)備維護(hù)評(píng)價(jià)無(wú)風(fēng)機(jī)流力塔為使水噴為霧狀，其噴頭開(kāi)孔非常?。趶?mm-5mm），噴頭對(duì)水質(zhì)要求甚高，稍有雜質(zhì)、泥污等其它東西進(jìn)入冷卻水管，即可堵塞噴頭，因其銅質(zhì)材料，其成本較高，維修幾率大，同時(shí)因其逆流式結(jié)構(gòu)，維修難度較大。因?yàn)槔鋮s塔是開(kāi)式循環(huán),實(shí)際上也是一個(gè)空氣濾塵器，其循環(huán)水的水質(zhì)很差，存在大量雜物，噴頭開(kāi)孔過(guò)小，很容易被堵塞，而清理堵塞的噴頭時(shí)又必須停機(jī)并拆開(kāi)塔，清理工作是相當(dāng)麻煩的。所以無(wú)風(fēng)機(jī)流力塔可維護(hù)性較差。而機(jī)械通風(fēng)橫流塔開(kāi)機(jī)時(shí)均可走到塔內(nèi)進(jìn)行維護(hù)，機(jī)械使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單。占地面積評(píng)價(jià)如一臺(tái)600的無(wú)風(fēng)機(jī)塔須要占地面積：4.8m*10.8m=51.84m2，如總系統(tǒng)須30臺(tái)合計(jì)18000m3/h的冷卻塔時(shí)，占地面積為：51.84m2*30臺(tái)=1555.2m2的占地盡面積，如考慮現(xiàn)場(chǎng)條件，分成風(fēng)組擺放時(shí)，為預(yù)留進(jìn)風(fēng)距離和走道，占地更須擴(kuò)大一倍。如一臺(tái)600的機(jī)械抽風(fēng)冷卻塔占地面積為：4.6m*6m=27.6m2，同樣總量為30臺(tái)合計(jì)18000m/h的冷卻塔時(shí)，占地面積為：27.6m2*30=828m2，只相當(dāng)于無(wú)風(fēng)機(jī)塔的占地面積的53%，而節(jié)省了727.7m2的面積。表9占地面積的對(duì)比項(xiàng)目名稱(chēng)(16500m3/h)無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔機(jī)械抽風(fēng)冷卻塔冷卻塔占地面積1555.2m2828m2由表9兩種冷卻塔的占地面積相比，無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔占地凈面積比較機(jī)械抽風(fēng)大一倍，在樓宇施工成本和經(jīng)濟(jì)效益上均要差一些。成本和市場(chǎng)占有率評(píng)價(jià)無(wú)風(fēng)機(jī)塔因單位體積散熱效率較差，須增加較大設(shè)備體積，因此成本比機(jī)械抽風(fēng)式強(qiáng)制排風(fēng)的冷卻塔成本高40%以上。在冷卻塔行業(yè)中，技術(shù)領(lǐng)先的一線品牌企業(yè)（包括歐美地區(qū)）都放棄了無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔類(lèi)型產(chǎn)品，均不生產(chǎn)此類(lèi)無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔。現(xiàn)階段即使有生產(chǎn)此類(lèi)無(wú)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的企業(yè)，其無(wú)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品也只占的極少銷(xiāo)售量，約在行業(yè)中占有率≤1%。10成本對(duì)比和市場(chǎng)占有率對(duì)比分析名稱(chēng)(16500m3/h)無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔機(jī)械抽風(fēng)冷卻塔冷卻塔購(gòu)買(mǎi)成本7,000,000元左右4,200,000元左右市場(chǎng)占率≤1%≥99%從表10可以看出，無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔生產(chǎn)購(gòu)買(mǎi)成本高出較多，同時(shí)在行業(yè)的占有率較小，只是一些個(gè)別的用戶(hù)仍在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售此類(lèi)型設(shè)備。結(jié)論無(wú)風(fēng)機(jī)塔早在上世紀(jì)七十年代已出現(xiàn)，不是什么新產(chǎn)品，由于許多技術(shù)原因（冷效差、耗能多、占地大、成本高等）現(xiàn)已被放棄；縱觀全國(guó)冷卻塔行業(yè)，只有個(gè)別品牌在個(gè)別市場(chǎng)領(lǐng)域憑借行業(yè)資源占有一席之地以外，其它市場(chǎng)無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔逐漸淡出市場(chǎng)。無(wú)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品為何在技術(shù)、結(jié)構(gòu)、能耗、水損失等方面存在弊端，為何在業(yè)主使用過(guò)程中反應(yīng)良莠不齊呢？原因有三：第一，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期計(jì)制冷量遠(yuǎn)大于實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷，在實(shí)際運(yùn)行中因天氣，使用面積，節(jié)能運(yùn)行等諸多因素，負(fù)荷只有設(shè)計(jì)負(fù)荷的40-60%。所以冷卻水溫根本不會(huì)超過(guò)報(bào)警指標(biāo)。第二：濕球溫度未達(dá)極限：設(shè)計(jì)時(shí)的濕球溫度是每年的極限指標(biāo)，可能在一年只會(huì)出現(xiàn)十天，五天，或者不會(huì)出現(xiàn)，所以冷卻塔出水溫度絕大部分時(shí)間在主機(jī)要求的回水溫度報(bào)警值以下，所以一直可以使用。第三：業(yè)主的專(zhuān)業(yè)人員不夠?qū)I(yè)：專(zhuān)業(yè)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)不夠全面，無(wú)法理解冷卻水回水溫度的標(biāo)準(zhǔn)值與濕球溫度的關(guān)系。對(duì)冷卻塔的散熱原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)能耗的知識(shí)理解不夠充分。只要主機(jī)不報(bào)警、能運(yùn)行即可的態(tài)度運(yùn)行，大部份開(kāi)發(fā)商聘用的暖通工程師沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致采購(gòu)無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔。目前，隨著氣候變暖、業(yè)主的知識(shí)面逐步提升，對(duì)冷卻塔在中央空調(diào)運(yùn)行中的重要性和節(jié)能性越來(lái)越重視。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期、方案選型、廠家品牌、結(jié)構(gòu)材料、性能參數(shù)等方面對(duì)冷卻塔開(kāi)始關(guān)注起來(lái)。部分無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔使用情況：武漢五環(huán)廣場(chǎng)使用無(wú)風(fēng)機(jī)塔因使用效果不好，2年后改造成機(jī)械抽風(fēng)塔。湖南省國(guó)際會(huì)展中心使用無(wú)風(fēng)機(jī)塔降溫不夠，4年后改造成機(jī)械抽