冷却塔供冷系统负荷侧系统设计

以标准层办公室为例。取一跨，内区宽10 m、进深5 m，内区房间负荷计算结果见表2。系统所需供冷量计算结果见表3。

风机盘管应按夏季工况选择，即风机盘管在夏季室内温湿度和供回水温度工况下中挡风量运行时，应能满足室内冷负荷要求。为了节约初投资，冬季冷却塔供冷时，风机盘管的大供冷能力可按风机高挡运行考虑。该项目风机盘管选型需同时考虑房间换气次数及气流组织，选择2排盘管的004号风机盘管2台。标准工况：高挡风量680 m³/h， 高挡风量全热供冷量3 440 W，显热供冷量2 550 W，高挡风量热量5 900 W；设计工况：中挡额定风量479 m³/h， 中挡风量全热供冷量2 520 W，显热供冷量1 850 W。

根据式（2）计算风机盘管满足冷却塔供冷工况时需承担冷量的高供回水温度，如表4所示。

由表4可知，随着冬季内区房间室温的降低，高供回水温度降低，但供回水温差增大。因为式（2）为水流量与标准工况相同情况下的计算值，所以室温降低，冷负荷增加，流量不变时，温差增大。但增大供回水温差，降低水流量，必然要降低高供回水温度。为此结合某品牌设备选型，汇总了不同供水温度、供回水温差下的高挡风量显热冷量，见表5～7 。

由表5可见，室温25 ℃时，保证风机盘管1.1 kW的制冷能力，供回水温差由1 ℃增加到5 ℃时，高供水温度由17 ℃降低到14℃。符合保证负荷不变，流量减小，平均温度需升高的换热原则。当室温降低时，负荷增加，风机盘管的制冷能力要求增大，高供水温度也会相应降低。

笔者利用表5～7的相关参数，对冬季冷水循环泵采用小制冷机的冷水循环泵和新增用冷水循环泵2种情况，分别确定不同温差的高供回水温度，见表8、9。

2.3 负荷侧系统和设备配置

采用小制冷机对应的空调冷水循环泵作为冷却塔供冷时的空调冷水循环泵。仅增加板式换热器，一次投资较小。且原小型冷水泵为变频运行，冬季板式换热器二次侧水泵也变流量运行。但水泵性能曲线和管网性能曲线调整后的工况点不一定满足理想设计温差或高效运行。

采用用空调冷水循环泵作为冷却塔供冷时的空调冷水循环泵。该系统循环泵按冬季供冷工况的流量和管网阻力配置，且可变流量运行。增加了水泵和变频器的设备投资，降低了运行费用。

由此可见，采用哪种系统配置，需作经济分析后确定。另外由表8、9可知，25 ℃时高供水温度15 ℃左右，22℃时高供水温度11 ℃左右，20 ℃时高供水温度8 ℃左右。为了充分利用免费冷源，且结合房间热舒适度等Ⅰ标准要求，该项目采用22 ℃作为设计参数，冬季内区空调总冷负荷439 kW。

冷却塔供冷系统冷源侧系统设计

采用小制冷机对应的空调冷却水循环泵，冷却水供回水温差见表10。为防止流量过大，水泵消耗电能过多，温差不宜小于2 ℃。

采用用空调冷却水循环泵时，冷却水供回水温差、流量比见表11。其中温差5 ℃时的流量比小于50%，冬季冷却塔有冻结的危险，不采用。

冷却塔一次冷源水供水温度应按式（10）确定：

通过冷却塔的供冷能力特性曲线（见图2～4 ），确定所要求的室外湿球温度t_w。由图2～4可知，提供相同冷源水供水温度，流量比越小，室外湿球温度越高；冷源水供回水温差越小，室外湿球温度越高。所以增加冷却塔的运行天数有可能会增加冷却水泵的运行能耗，设计需综合考虑。

图2 流量比100%时冷却塔的供冷能力特性曲线 

图3 流量比70%时冷却塔的供冷能力特性曲线   

图4 流量比50%时冷却塔的供冷能力特性曲线

结合表8～11，根据不同供回水温差下是否增设循环泵等，确定方案1～7（见表12），进行经济性比较。

根据高低温冷却水温度要求的室外湿球温度t_w，以及烟台地区逐时室外湿球温度的气象参数，计算冷却塔供冷运行时间。烟台地区冬季的逐时室外湿球温度参考成山头地区，数据来源于《中国建筑热环境分析用气象数据集》，不同逐时室外湿球温度的小时数见表13。统计时间为烟台地区现行法定供暖期：11月15日至次年3月15日，统计时刻为办公建筑运行时间08:00—18:00。

由表14可知，方案5的室外湿球温度高，供暖期冷却塔供冷小时数大，其次为方案1。