淺析冷水機組運行中冷卻水系統(tǒng)的重要性

蔣雪冬

摘 要：在中央空調系統(tǒng)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(jié)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(tǒng)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(xiàn)代化的快速發(fā)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(huán)泵至冷塔散發(fā)；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(huán)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(xiàn)有冷卻塔系統(tǒng)的操作及改進方案

冷卻塔雖然是中央空調系統(tǒng)中的附屬設備，但它卻擔負著向大氣中散發(fā)整個系統(tǒng)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(jié)能，冷卻塔對冷卻水的降溫功能受室外空氣、環(huán)境濕球溫度的影響，所以需要采取一些調節(jié)措施。

1.冷卻塔的操作及風機的自控調節(jié)

冷卻塔為多臺并聯(lián)配置，冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔，根據(jù)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(tài)。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(fā)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(xiàn)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(tǒng)，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(xiàn)塔盤水位不正常，開啟不及時現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)有條件，自控與遠程手動相結合，合理調整冷卻塔臺數(shù)及風機的啟停；加裝變頻設備，使冷塔不以加減風機臺數(shù)調溫，而是以風機的轉數(shù)的調節(jié)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(jié)能的運行條件，由于人們對自控的依賴，忽略了根據(jù)工況的手動調節(jié)，人為地增加了機組的運行費用。

2.冷卻塔空氣的循環(huán)流動

由于環(huán)保意識的增強，對消聲降噪的要求提高，冷塔安裝環(huán)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(huán)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(jù)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(huán)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(huán)，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(huán)制冷系數(shù)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(fā)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(huán)，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(huán)冷卻水系統(tǒng)的特點

冷卻水在循環(huán)使用過程中不斷蒸發(fā)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(tǒng)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(shù)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(huán)冷卻系統(tǒng)存在的弊端

冷卻水可以不斷地循環(huán)使用，這雖然節(jié)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(fā)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(xiàn)一層污垢，如果嚴重的話，就會影響到制冷的效果。如果發(fā)生在蒸發(fā)器銅管，會造成冷水溫度將不下來。如果發(fā)生在冷凝器銅管，會影響冷劑水的生成。如果發(fā)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(fā)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(fā)生再某個部位，幾個地方同時出現(xiàn)，這樣影響就更大了。污垢通常用污垢系數(shù)來度量，污垢系數(shù)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(jù)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(shù)對制冷量的影響見表2。

2.2 金屬的腐蝕

冷卻水在循環(huán)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(tài)，在碳鋼表面形成許多腐蝕微電池，因為微電池中陽極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。另外，隨著系統(tǒng)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(huán)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(fā)生泄漏時，或在敷設管道上發(fā)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(tǒng)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(jié)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(huán)水系統(tǒng)中，采用水處理投藥技術還會節(jié)省大量的補充水。

其三是創(chuàng)造穩(wěn)定舒適的工作和生活環(huán)境，保證中央空調系統(tǒng)穩(wěn)定正常運行。

4.冷卻水的藥劑濃縮度控制穩(wěn)定的重要性

冷卻水中緩蝕阻垢劑濃度的穩(wěn)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(wěn)定，表現(xiàn)為日常監(jiān)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(fā)生洛合反應后，出現(xiàn)反應后剩余的結垢因子繼續(xù)游離于冷卻水中，在冷卻系統(tǒng)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(fā)生洛合反應后，剩余的藥劑易發(fā)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(yǎng)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(jiān)測水中的藥劑濃度，發(fā)現(xiàn)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(jié)，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(jié)能操作技術的學習和提高，這應引起充分的重視。

參考文獻

[1]金熙，等.工業(yè)水處理技術問答及常用數(shù)據(jù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，1997：274-290.

[2]齊冬子.敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學處理[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001，8-10，169-181，212.

[3]何耀東.空調用溴化鋰吸收式制冷機[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996.