第九章　循环冷却水系统
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　　　　　　　 ９.１　循环冷却水系统的分类和图式 　　一　循环冷却水系统的分类 　　循环冷却水系统通常分为闭式系统和开式系统。闭式系统中，水的冷却不与空 气直接接触，是在密闭条件下循环的。开式系统，水的冷却主要是在与空气接触的 条件下靠蒸发散热的。 　　在高层建筑中，大量的冷却水主要是用于空调系统的集中制冷装置。这种制冷 装置的冷却系统，在我国一般是采用开式循环冷却水系统。开式系统通常由以下各 部分组成：冷却塔，循环水池，循环水泵，管道和附件等，　有时还包括水质处理 设备。本章主要介绍的是开式循环冷却水系统。 　　二　循环冷却水系统的图式 　　循环冷却水系统根据各个组成部分所处位置的不同组合，形成多种系统图式。 常用的有以下几种： 　　１　高置冷却塔前置循环泵系统 　　冷却塔放置在建筑物的屋面，循环泵设在建筑物的底层或地下室等靠近冷水机 组处，如图９.１─１。循环泵的吸水管与冷却塔收水底盘的出水管相接， 水泵 出水经冷水机组后利用余压送至冷却塔。由于冷却塔放置在高处，通风和冷却效果 较好，也减少用地。在实际工程中，将冷却塔布置在建筑物群房屋面的作法极其普 遍。 　　２　高置冷却塔后置循环泵系统 　　所谓后置循环泵是指循环水泵设置在冷水机组的（水流方向）　下游。这种图 式与前一种图式并没有多少实质上的区别，如图９.１─２。但在冷水机组与循 环水泵之间设置冷水箱时，通过冷水机组的水量不论有什么变化，水压是衡定的。 　　３　高置冷却塔低位水池系统 　　如图９. １─３，是在第一种循环方式中的循环水泵前增加一个冷水池（或 水箱），它的作用主要是储存系统的调节水量，包括系统启动时充满系统的水量和 系统停止运行时接收冷却塔和管道的放空水量。适用于系统较大或经常间歇运行的 情况。 　　　　图９.１─１　　　　图９.１─２　　　　图９.１─３ 　　４　低置冷却塔系统 　　这种系统常常是将冷却塔放置在冷冻站室外的附近，或独立的循环泵房附近。 管理方便，减少建筑物的荷载。如图９.１─４。 　　５　多台冷却塔合用水池系统 　　主供水和回水管道为合用管道，支管并联，如图９.１─５。主管道的数量 少，但主管道的管径较大。 　　　图９.１─４　　　　　　　　　图９.１─５ 　　６　多台冷却塔与多台制冷机组对应设置系统 　　如图９.１─６，每台冷却塔与冷水机组对应独立构成一个系统。适用于各 机组不同的运行工况，便于各个机组单独自动控制。 　　　　　　　　　　　　　图９.１─６ 　　　　　　　　　　９.２　冷却塔 　　一　常用的冷却塔分类 　　高层建筑常用的冷却塔多为机械通风玻璃钢冷却塔和喷射式冷却塔。在冷却塔 的大家族中属中、小型，中低温差类型。目前，中、　小型冷却塔大多已作为产品 供应，这里从设计选用角度出发，对冷却塔产品作如下分类和比较。 　　１　按气流与水流接触方向分为逆流式冷却塔和横流式冷却塔。 　　逆流式冷却塔 水流从塔顶进入，从塔底流出，空气从塔的底部进入，从塔顶 排出，与水流方向相反。其特点是 　　（１）水流与空气逆向流动，可保持最冷的水与最干燥的空气接触，最热的水 与最潮湿且温度高的空气接触，热交换效率高。 　　（２）塔的横截面积与淋水填料面积接近，占地面积小。 　　（３）进风口，淋水填料和除水器在竖向上排列布置，高度叠加，所以总高度 较高。　　　 　　（４）塔体高，出风口距进风口远，其湿空气的回流比横流塔小。 　　（５）水与空气逆向流动及配水对气流的阻挡，所以风阻较大。若加大风口高 度以减少风速将增加塔高。 　　（６）配水设备对气流也有阻力且维修不便。 　　横流式冷却塔　空气从塔身侧面进入，从塔顶排出，气流与水流方向垂直接触， 其特点是： 　　（１）如果水量和容积散质系数与逆流式冷却塔相同，淋水填料容积要比逆流 塔大１５％～２０％，且风机和填料都占用面积，故占地面积大。 　　（２）进风口高度即淋水填料的高度，除水器不占高度。所以塔体总高度较低。 　　（３）配水设备对气流无阻力影响，维修也方便。 　　２　按机械同风方式分为：鼓风式冷却塔和抽风式冷却塔。 　　鼓风式冷却塔　风机装在塔身侧面，填料的下边。　由于通过风机的是干空气， 所以风机不易受腐蚀。当冷却水有较大腐蚀性时，为避免腐蚀风机而采用鼓风式冷 却塔。但只适用于逆流塔，且风机不宜太大，否则塔体过高。 　　抽风式冷却塔　风机按装在冷却塔的上部，风机叶片为水平按装。风机应耐水 雾和大气腐蚀。 　　３　按平面形状分为：园形塔和方形塔。 　　园形冷却塔　进风口沿塔体园周布置，可以从任何方向进风，布置方便。多台 布置时需要一定的间距，故占地面积大。 　　方形冷却塔　多台布置时，可以不留间距而多格毗连。适用于水量较大时的多 格组合。对进风口的方向有要求。 　　４　按设计工况的进出水温分为标准型（或低温型），中温型和高温型冷却塔 三种。设计工况参数一般为： 　　标准型冷却塔 　　　　进塔水温　　　　ｔ１＝３７℃ 　　　　出塔水温　　　　ｔ２＝３２℃ 　　　　进出塔水温差　　△ｔ＝５℃ 　　　　冷幅高　　　　　ｔ２－τ＝４～５℃ 　　中温型冷却塔 　　　　进塔水温　　　　ｔ１＝４０～４３℃ 　　　　出塔水温　　　　ｔ２＝３２～３３℃ 　　　　进出塔水温差　　△ｔ＝８～１０℃ 　　　　冷幅高　　　　　ｔ２－τ＝５～６℃ 　　高温型冷却塔 　　　　进塔水温　　　　ｔ１＝５０～５５℃ 　　　　出塔水温　　　　ｔ２＝３５℃ 　　　　进出塔水温差　　△ｔ＝１５～２０℃ 　　　　冷幅高　　　　　ｔ２－τ＝７～８℃ 　　５　按冷却塔产生的噪声值分为：普通型，低噪声型和超低噪声型冷却塔。 　　普通型型冷却塔的标准噪声值为：　　　６２～６８　ｄＢ（Ａ） 　　低噪声型冷却塔的标准噪声值为：　　　５５～６２　ｄＢ（Ａ） 　　超低噪声型冷却塔的标准噪声值为：　　≤５５　ｄＢ（Ａ） 　　　　喷射式冷却塔一般属于低噪声型冷却塔。 　　二　冷却塔的组成 　　逆流式和横流式冷却塔产品的构造一般由下列各部分组成。 　　１　塔体 　　塔体是冷却塔的外部围护结构，同时又具有组织气流的功能，一般为不饱和聚 酯玻璃钢材质，经久耐用，组装方便，能耐水雾和大气的腐蚀。 　　２　淋水装置（填料） 　　一般为改性硬聚氯乙烯压制成的斜波纹片，交错排列组成。逆流塔填料的按装 倾角为６０°，横流塔为３０°。水的冷却过程，主要是在淋水装置中进行的，需 要冷却的水，经布水装置溅洒在斜波纹片上，形成水滴或水膜，增加水与空气的接 触面积和时间，促进水的蒸发散热。 　　当冷却塔进水温度超过６０℃时，应采用耐温的改性聚丙烯淋水装置材料，当 进塔水温超过８０℃时，需采用玻璃钢填料或如铝质斜波纹片等。 　　３　配水装置 　　配水装置的作用是将热水均匀分布到淋水装置上面，如果分配不匀，将直接影 响冷却效果，也会增加水量的飞溅和飘逸损失。 　　配水装置主要有旋转式配水和固定式配水两种。旋转式配水装置是在配水管上 开有出水孔或缝隙，利用喷水的反作用力推动配水管旋转，使淋水装置表面得到均 匀的布水。旋转配水装置适用于中、小型园形冷却塔。 　　固定式配水装置，又可分为管式、槽式和池式。 　　管式配水装置可适用于各种塔型，配水均匀，水滴细，冷却效果好，易于保证 按装质量。但喷咀要求供水压力大，水质不好时，水咀容易被堵塞。 　　槽式配水装置要求供水压力低，清理方便。但槽内易生长藻类，构造复杂，对 气流的阻力较大。槽式配水装置主要用于水质较差的场合。 　　池式配水装置要求供水压力低，配水均匀，清理方便；但池内容易生长藻类和 产生淤积。池式配水装置只适用于横流式冷却塔。 　　４　通风设备 　　通风设备包括风机、电机、减速装置等。目前中、小型冷却塔产品均为抽风式 冷却塔，所以风机都是按装在塔上部的。小型塔的风机由电机直接驱动，中型塔的 风机有减速装置。风机叶片的材质一般为环氧玻璃钢，小型风机叶片也有采用铝合 金的。 　　通风设备的作用是保证设计所需的风量和克服风阻力所需要的风压，在冷却塔 内产生强制性气流，保证要求的冷却效果。 　　５　空气分配装置 　　在冷却塔中，不仅冷却水需要均匀分配，空气在整个塔中的均匀分布也是同样 重要的。在逆流式冷却塔中，空气分配装置包括进风口和导风板。在横流式冷却塔 中，只有进风口。 　　进风口的面积大，进风速度小，塔内空气分布容易均匀，气流总阻力也小；反 之，风速分布不均匀，进风口涡流区域大，影响冷却效果。 　　进风口一般采用百页式窗口，它还可以起到防止水滴溅出和杂物进入塔内的作 用。 　　６　排风筒 　　风筒的作用是将塔内的温湿空气导入风机再排出塔外。它应该尽量减少通风阻 力和湿空气的回流。排风筒有时也叫上塔体。 　　７　收水器 　　又称除水器，一般是由一排或两排倾斜板条或弧形叶片组成。逆流式冷却塔的 收水器设在配水装置上面；横流式冷却塔的收水器，　是竖向设在淋水装置的出风 端。它的作用是在塔内湿空气排出塔外以前，将水滴与空气分离，以减少水量的逸 出损失和对周围环境的影响。 　　８　承水盘 　　又称下塔体或水盘。它承接经过淋水装置的冷却水。 　　９　消声设施 用手册图 　　　　图９.２─１逆流冷却塔　　　　图９.２─２横流式冷却塔 　　三　冷却塔的选型 在玻璃钢冷却塔作为产品供应的条件下，设计者对冷却塔的选择已经无需再做 大量的冷却塔工艺计算。因为在冷却塔生产之前，这些设计工作就已经完成了。并 且在制造厂的产品样本中应体供各项设计参数。设计者所作的工作，主要是对这些 设计参数进行复核，并依据工程具体条件综合考虑进行选型。 　　１　选型依据的参数 　　选型时需要复核的参数包括：气象参数和设计参数，主要有： 　　　　湿球温度　　　　τ　（℃） 　　　　大气压　　　　　Ｐ　（ｍｍＨｇ） 　　　　冷却水量　　　　Ｑ （ｍ3／h） 　　　　进塔水温 ｔ１　（℃） 　　　　出塔水温 ｔ２　（℃） 　　　　进出塔水温差 △ｔ　＝ｔ１－ｔ２（℃） 　　　　冷幅高 △ｔ’＝ｔ２－τ（℃） ２　选用方法 　（１）首先是根据设计冷却水量，即循环水量Ｑ和拟选的冷却塔的单台名义冷却 水量，确定冷却塔的台数。 　（２）综合建设场地条件和设计要求，选择圆形或方形冷却塔，选定逆流式或横 流式冷却塔。 　（３）根据当地气象条件和设计要求，依据τ、ｔ１、ｔ２、△ｔ和△ｔ’决定 采用标准型、中温型或高温型冷却塔（见常用冷却塔分类）。 　（４）根据建设地点环境对噪声的要求及冷却塔噪声对环境的影响，选用普通型、 低噪声型或超低噪声型冷却塔和采用的防噪声措施。 　（５）复核冷却塔的设计参数，确定选用冷却塔的型号。不可以简单地以产品的 名义冷却水量直接选用，因为冷却塔产品是在设定的标准的进出水温和湿球温度（ 通常是采用τ＝２８℃）的特定条件下设计的。如果工程当地的τ＞２８℃时，产 品冷却塔的出塔水温将不能满足产品设计时设定的ｔ２，而高于产品样本所给出的 ｔ２值。当工程当地的τ＜２８℃时，　冷却塔的实际出水量要大于样本所给出的 冷却水量。 　　制造厂的产品样本中，都应给出各种塔型的选用曲线。设计者可按曲线和选用 说明的步骤进行，当交点在两种型号的曲线之间时，选用高一档的型号。详细选用 步骤见下面的例题。 　　在冷却塔选型时，除对产品样本说明的详细了解外，有时还要对某些特殊要求 加以说明。如对金属材料或防腐蚀要求，防噪声和减震措施等。 【例】　工程设计条件：冷却水量Ｑ＝１４００ｍ３／ｈ，进出塔水温分别为 ｔ１＝３７℃，ｔ２＝３２℃。 　　当地气象条件　干球温度θ＝３４℃，湿球温度τ＝２９℃。 　解：选型步骤如下 　　１　初步选定采用圆形逆流式低噪声冷却塔。选用产品的设计工况，气象参数 为：ｔ１＝３７℃，ｔ２＝３２℃，△ｔ＝５℃，τ＝２８℃，热工性能曲线如图 ９.２─３。 　　２　根据设计要求计算： 　　　　△ｔ　＝ｔ１－ｔ２＝３７℃－３２℃＝５℃ △ｔ’＝ｔ２－τ＝３２℃－２９℃＝３℃ 选用标准型冷却塔。 　　３　在样本的热工性能曲线图上ｔ１＝３７℃引下垂线与τ＝２９℃的曲线相 交, 自交点引水平线与△ｔ＝５℃的曲线相交， 从交点处引下垂线与冷却塔型号 （或名义水量）６００型和５００型曲线相交，从交点引水平线，分别得到６００ 型冷却塔可处理水量为５５０ｍ3／h，５００型冷却塔可处理水量为４６０ ｍ3／h。 　　４　选用６００型一台，５００型二台，总处理水量为　５５０＋４６０×２ 　　　　＝１４７０ｍ3／h。 　　┌────────────────────────────────┐ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│ 　　└─────────────────┐　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　设计条件：　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　Ｐａ＝７５３ｍｍＨｇ　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　θ＝３１．５℃　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　τ＝２８℃　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　进塔水温ｔ１＝３７℃　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　出塔水温ｔ２＝３２℃　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　│ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　└──────────────┘ 　　　　　　　　　　图９·２─３　冷却塔选型曲线 　　四　冷却塔的布置 　　１　从通风条件和冷却效果考虑，冷却塔应尽量布置在高处，如建筑物的屋面 上。但高处往往风荷载较大，应验证冷却塔的结构强度。 　　２ 为了避免或减轻飘雾和水滴对建筑物和人们活动的影响, 冷却塔宜布置在 建筑物的下风向, 并应有适当的距离。尽量利用工程场地的边隅或绿化环境较好的 位置。 ３ 应尽量避免布置在热源、废气和烟尘发生点, 化学品堆放处和煤堆附近。 　　４　冷却塔之间或塔与建筑物之间的距离，除了应考虑冷却塔的通风要求，塔 与建筑物相互影响外，还应考虑建筑物防火、防爆的安全距离及冷却塔的施工和检 修要求。 　　５　周边进风的机械通风冷却塔与其他建筑物的净距应大于冷却塔进风口高度 的二倍。 　　６ 设置多台冷却塔时, 为减少湿空气回流对冷却效果的影响，应尽量避免多 排布置, 尽量避免冷却塔夹在高大建筑物中间的狭长地带。 　　五　冷却塔的噪声控制 　　１　冷却塔的噪声源 　　冷却塔的噪声主要来自风机、电机、淋水和塔体的震动等。 　　风机的噪声是由于气体有了涡流或压力变化引起气体扰动而产生的。当风机的 直径较大或转速较快时，也会产生震动。电机的噪声主要是磁场脉动，磁场伸缩所 引起的电气部件振动而产生的。大量水流的瀑洒，对水面和塔底盘的敲击也产生较 强的噪声。 　　２　噪声控制标准 　　城市各类区域环境噪声标准 单位：等效声级，ｄＢ（Ａ） 表９.２─１ 　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━┯━━━━━━ 　　　　　　适　　用　　区　　域　　　　　　│　昼　　间　│　夜　　间 　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┿━━━━━━┿━━━━━━ 　　　特殊住宅区　　　　　　　　　　　　　　│　　４５　　│　　３５ 　　　居民、文教区　　　　　　　　　　　　　│　　５０　　│　　４０ 　　　一类混合区　　　　　　　　　　　　　　│　　５５　　│　　４５ 　　　商业中心区、二类混合区　　　　　　　　│　　６０　　│　　５０ 　　　工业集中区　　　　　　　　　　　　　　│　　６５　　│　　５５ 　　　交通干线道路两侧　　　　　　　　　　　│　　７０　　│　　５５ 　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━┷━━━━━━ 　　注：１　本表摘自《城市区域环境噪声标准》（ＧＢ３０９６─８２）。 　　　　２　特殊住宅区是指特别需要安静的住宅区； 　　　　　　居民、文教区是指纯居民区和文教、机关区； 　　　　　　一类混合区是指一般商业与居民混合区； 　　　　　　二类混合区是指工业、商业、少量交通与居民混合区； 　　　　　　商业中心区是指商业集中的繁华地区； 　　　　　　工慝集中区是指在一个城市或区域内规划明确确定的工业区； 　　　　　　交通干线道路两侧是指车流量每小时一百辆以上的道路两侧。 　　３　冷却塔噪声控制方法 　（１）采用新型产品。在八十年代中期，我国的玻璃钢冷却塔产品在电机、传动 机构、风机、承水机构等方面进行了全面的改进，并适当调整了断面风速，使冷却 塔的电机功率减小、噪声也明显下降，称为节能低噪声产品。 　（２）在冷却塔的进风口和出风口外加设带吸声材料的屏蔽和吸声栅，可使噪声 值降低约５ｄＢ。 　（３）当环境条件允许时，在冷却塔与受噪声干扰的建筑物之间设隔声挡板，也 能适当降低噪声的影响。挡板的高度和形式应以不影响冷却塔的通风和冷却效果为 宜。 　（４）在冷却塔的基座处设减震器，可起到一定的隔震、隔噪作用。 　（５）在下塔体的水面上部设置１～２层由软性透水材料编织的细孔网布，可减 少淋水造成的机械噪声，有较好的作用。 　（６）对于方形冷却塔，采用多风机类型，使单台风机的尺寸和功率减小，可使 总的噪声值达到较低的水平。 　　　　　　　９.３　循环冷却水系统的补充水 　　一　系统补充水量计算 　　开式循环冷却水系统的水量损失包括发生在冷却塔的蒸发损失水量Ｑｅ，风吹 损失水量Ｑｗ，排污损失和渗漏损失水量Ｑｂ。　补充水量Ｑｍ应为系统全部损失 水量之和。即： 　　　　　　Ｑｍ＝Ｑｅ＋Ｑｗ＋Ｑｂ　　　　　　　　　　（９.３─１） 　　１　蒸发损失水量 　　在冷却塔中，冷却水的降温主要是依靠自身蒸发散热的。蒸发损失水量所吸收 的汽化潜热，正是取自循环水量，并使其温度降低的。因此，有如下的热平衡方程 式： 　　　　　　Ｑｅγ＝（Ｑ－Ｑｅ）△ｔ　　　　　　　　　（９·３─２） 将式（９·３─２）整理可得 　　　　　　Ｑｅ　　　　　△ｔ 　　　　　　──＝Ｐｅ＝────　　　　　　　　　　　（９·３─３） 　　　　　　Ｑ　　　　　γ＋△ｔ 式中　Ｑ　─循环水量（ｍ3／ｈ）； 　　　Ｑｅ─蒸汽损失水量　（ｍ3／ｈ）； 　　　Ｐｅ─蒸汽损失率　（％）； 　　　γ　─水的汽化潜热　（ｋｃａ／ｋｇ）； 　　　　　　在一个大气压力下４５℃水的 γ＝５７２ （ｋｃａｌ／ｋｇ）； 　　　△ｔ─进出牙水温差（℃）。 当　△ｔ＝５℃时 　　　　　　　　　　　５ 　　　　　　Ｐｅ＝─────＝０·８７％ 　　　　　　　　　５７２＋５ 　　△ｔ＝８℃时 　　　　　　　　　　　８ 　　　　　　Ｐｅ＝─────＝１·３８％ 　　　　　　　　　５７２＋８ 　　２　风吹损失水量 　　机械通风冷却塔，随着出风口排出的气体常会带走一部分未经冷却的水滴，造 成冷却水的风吹水量损失。这部分水量，一般说是比较稳定的。只要系统运行，循 环水量不变，与进出塔水温无关，只与冷却塔的风机运行状况有关。风吹损失水量 约占循环水量的０.３％即： 　　　　　　Ｐｗ＝Ｑw／Ｑ＝０.３％ 式中　Ｐｗ─风吹水量损失率。 　　３　排污损失水量 　　冷却塔排污损失的水量与循环水质要求、水质处理方法、补充水质及循环水的 浓缩倍数有关。冷却水在循环过程中不断蒸发，冷却水中的盐类将不断浓缩。为控 制冷却水使其含盐量不致过高，需排放部分水量（称为排污水）， 并补充新鲜水 （称为补充水）。浓缩的冷却水中的含盐量与补充水的含盐量之比，称为浓缩倍数 Ｎ。 　　　　　　Ｎ＝Ｃ／Ｃｍ　　　　　　　　　　　　　　　（９·３─４） 式中　Ｃ─循环冷却水的含盐量（ｍｇ／Ｌ） 　　　Ｃｍ─补充水中的含盐量（ｍｇ／Ｌ） 　　在蒸发损失的水量中可以认为不含盐分，根据循环冷却水系统的盐量平衡，补 充水带进系统中的盐量应等于因风吹、排污和渗漏损失水量中所带走的盐量。 　　　　　　Ｑｍ·Ｃｍ＝（Ｑｗ＋Ｑｂ）Ｃ　　　　　　　（９·３─５） 　　　　　　　　Ｃ　　　Ｑｍ　　　　　Ｑｍ 　　　　　　Ｎ＝──＝─────＝─────　　　　　（９·３─６） 　　　　　　　　Ｃｍ　　Ｑｗ＋Ｑｂ　Ｑｍ－Ｑｅ 将式（９.３─６）整理可得 　　　　　　　　　　Ｎ 　　　　　　Ｑｍ＝───　Ｑｅ　　　　　　　　　　　　（９.３─７） 　　　　　　　　　Ｎ－１ 　　开式循环冷却水系统的设计浓缩倍数不宜低于２，也不宜大于５。 　（１）当Ｎ＝２时： 　　　　　　　　　　２ 　　　　　　Ｑｍ＝───Ｑｅ＝２Ｑｅ 　　　　　　　　　２－１ 　　　　　　　　　Ｑｍ　　Ｑｅ 补充水率　　Ｐｍ＝──＝２──＝２Ｐｅ 　　　　　　　　　 Ｑ　　　Ｑ 　　从前面的计算得知，当△ｔ＝５℃时，Ｐｅ＝０.８７％，此时 　　　　　　Ｐｍ＝２Ｐｅ＝１.７４％ 　　　　　　Ｐｂ＝Ｐｍ－Ｐｅ－Ｐｗ 　　　　　　　　＝（１.７４－０.８７－０.３）％ 　　　　　　　　＝０.５７％ 　（２）当Ｎ＝５时： 　　　　　　　　　　５ 　　　　　　Ｐｍ＝───Ｐｅ＝１.２５Ｐｅ 　　　　　　　　　５－１ 　　当△ｔ＝５℃时，Ｐｅ＝０.８７％，此时　 　　　　　　Ｐｍ＝１.０９％ 　　　　　　Ｐｂ＝（１.０９－０.８７－０.３）％＝－０.０８％ 即表示不需要排污 　　当△ｔ＝８℃时，按同样的方法可得出不同的排污损失率和补充水率。计算结 果列于表９.３─１。 　　４　补充水率 　　不同的Ｎ和△ｔ时的损失水率和补充水率，见表９.３─１。 　　　　　不同的Ｎ和△ｔ时的损失水率和补充水率　　　　　表９.３─１ 　┏━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━┓ 　┃　　　　　　　　　　　　　│　△ｔ＝５℃　　　│　△ｔ＝８℃　　　┃ 　┃　计　　算　　项　　目　　├────┬────┼────┬────┨ 　┃　　　　　　　　　　　　　│Ｎ＝２　│Ｎ＝５　│Ｎ＝２　│Ｎ＝５　┃ 　┠─────────────┼────┼────┼────┼────┨ 　┃蒸汽损失率　Ｐｅ（％）　　│　0.87　│　0.87　│　1.38　│　1.38　┃ 　┠─────────────┼────┼────┼────┼────┨ 　┃风吹损失率　Ｐｗ（％）　　│　0.30　│　0.30　│　0.30　│　0.30　┃ 　┠─────────────┼────┼────┼────┼────┨ 　┃排污损失率　Ｐｂ（％）　　│　0.57　│　0.00　│　1.08　│　0.05　┃ 　┠─────────────┼────┼────┼────┼────┨ 　┃补充水　　　Ｐｍ（％）　　│　1.74　│　1.17　│　2.76　│　1.73　┃ 　┗━━━━━━━━━━━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━┛ 一般情况下，开式循环冷却水系统的补充水量可按系统循环水量的1.5％～2％ 计算。当△ｔ＝８℃，并且补充水水质较差、必须采用较低的Ｎ值时，补充水率应 采用3％。 　　二　关于节水 　　开式循环冷却水系统的循环水量，在高层建筑中是个很大的数字，常常是其他 各种用水量总和的１０～２０倍，其补充损失的水量也要占总用水量的２５％～　 ４０％。从节水、节能、节约药剂的角度来看循环冷却水系统，是高层建筑设计中 不可忽视的因素。 从前面补充水量的计算中可以看出，以往的某些资料中粗略地给出补水率为３ ～５％是偏大的。且进出塔水温差不同，补水率也不同，设计浓缩倍数不同时， 补水率也有很大的差别。因此，在选取补水率时应根据制冷系统的具体情况和循环 水处理方案综合考虑。 　　正确的选择化学稳定方案、恰当的药剂配方，常常需要进行很长时间的实验和 调查研究，对一般工程来说这是不现实的。采用脱盐水作为循环冷却水系统的补充 水，提高设计浓缩倍数，必要时加氯并结合其他措施控制生物污染，　可作到不排 污，以节约补充水量。 　　　　　　　　　　　　９·４　循环水池 　　一　循环水池的作用 　　根据循环冷却水系统的形式、规模和设置目的，综合起来循环水池的作用大致 有以下几种情况。 　　１　作为系统间歇运行时的缓冲容积； 　　２　增加系统的调节容量，使循环水泵运行稳定； 　　３　对多台冷却塔与多台制冷机系统，起到水量调配作用； 　　４　对冬季运行的系统，有一定的蓄热作用，便于制冷机的启动操作； 　　５　可作为多台冷却塔系统的集中补水点和投药点； 　　６　便于系统中溶气的逸出； 　　７　有利于系统中污物的沉淀和排除。 　　二　循环水池容积的确定 　　开式循环冷却水系统在正常运行时，整个系统是被冷却水充满的。为保证循环 冷却水和冷却塔在设计负荷下稳定工作，系统不应出现缺水现象，补充水必需满足 系统的损失水量。同时，循环水池的水位应始终保持在循环水泵的吸水口以上至少 ０·１５米，以免空气进入循环水泵。 　　当系统间歇运行的时候，冷却塔停运或投入运行的最初一段时间，系统出现冷 却水流不连续状态。这种不连续部分水量的容积，即循环水池的缓冲容积。当冷 却塔停运后再次启动时，冷却塔淋水填料表面已被自然风干，冷却水量首先是润湿 填料，并达到保持正常运行时的水膜厚度，然后才能流入循环水池。当冷却塔再 次停运时，循环泵停止供水，这部分润湿淋水填料的水量滴落下来，又回到循环水 池内。如果我们将这部分水量称为冷却塔淋水填料的润湿水量，循环水池应有满足 这部分水量的缓冲容积。有专家在资料中介绍：通过对已建工程的实测和分析研究， 对于国产逆流式玻璃钢冷却塔淋水填料的润湿水量，大致是冷却塔名义小时水量的 １.２％。 　　当循环水池不是直接设在冷却塔的下面且两者又有较大的高差时，冷却塔至循 环水池之间的回水管道内的水量，是重力流回循环水池的。在这种情况下，循环水 池的缓冲容积还应包括这部分水量。应该指出的是，这种布置方式只有在特殊情况 下，经过经济和技术比较认为是合理的时侯才值得采用。因为它不仅增加了循环水 池的容积，也浪费了冷却塔至水池这部分高差的能量，增加了循环水泵的扬程。而 且回水管进入循环水池之前还应采取必要的消能措施。 　　　　　　　　９.５　循环冷却水系统水力计算 　　一　计算的主要任务 　　循环冷却水系统的水力计算，是为了确定管网各管段的管径、水头损失和选定 循环水泵的扬程。 　　二　计算步骤和要求 　　１　根据选定的循环冷却水系统形式，绘出计算简图，如图９.５─１ 　　　　　　　　　　　　图９·５─１ 　　２　计算供回水管管径和水头损失 　（１）设计流量按小时循环流量的平均秒流量计算 　（２）系统的供水管 ＤＮ1 及回水管 ＤＮ2 的管内流速一般采用２ｍ／ｓ，计 算方法与一般给水管道计算方法相同。单位长度的水头损失可由水力计算表中查出。 　（３）重力回水管 ＤＮ3 两端都有自由液面， 管径计算应按已知供水压头的管 道计算方法进行计算，详见第２章高层建筑给水。 　　３　计算循环水泵扬程 　　循环水泵扬程应满足下式要求： 　　　　　　Ｈｂ≥△Ｈ＋Ｈｓ＋Ｈｃ＋Ｈｌ　　　　　　　（９.５─１） 式中　Ｈｂ─循环水泵扬程（ｍ）； 　　　△Ｈ─冷却塔配水装置至循环水池水面之间的高差（ｍ）； 　　　Ｈｓ─循环水池至水泵和水泵至冷却塔的供回水管道水头损失（ｍ）； 　　　Ｈｃ─冷却塔配水装置进口处需要的流出水头（ｍ）； 　　　　　　　　旋转式配水　Ｈｃ＝２～６ｍ 　　　　　　　　管式配水　　Ｈｃ＝１０～２０ｍ 　　　　　　　　槽式或池式　Ｈｃ＝１～２ｍ 　　　Ｈｌ─制冷机机内水头损失，一般为４～６ｍ。 　　三　循环冷却水量的估算 　　制冷机所需要的冷却水流量，一般是由制造厂提供的。不同型式的制冷机，不 同的制造厂提供的数据会有差别。当不需要准确计算时，可按以下两种方法进行冷 却水量的估算。 　　１　按制冷机类型估算 　　对于离心式、往复式和螺杆式制冷机： 　　　　冷却水温升一般按△ｔ＝５℃; 　　　　冷却水指标按 ０.７５ｍ3／（h·RT）。 对于吸收式制冷机: 冷却水温升一般按△ｔ＝６.５～８℃ 　　　　冷却水指标按 １.０ｍ3／（h·RT）； 　　* RT为美国冷吨。１RT=3.5174 ｋＷ＝3024 ｋｃａｌ／ｈ＝12662 ｋＪ／ｈ 　　２　按建筑物的冷负荷估算 　　当设计为方案阶段或只用于比较，还无法进行详细计算时，可采用按建筑物冷 负荷指标估算循环冷却水量。估算方法是以建筑物的空调面积乘以冷却水估算指标 （见表１.４─５）。 　　　　　　　　　９.６　循环冷却水的水质控制 　　一　运行系统的水质变化及影响 　　开式循环冷却水系统在长期运行中，由于水份的不断蒸发和水与空气的接触， 水质会发生许多变化，这些变化概括起来有以下几个方面： 　　１　由于系统水份的不断蒸发，水中盐份的浓度逐渐增高，形成所谓的盐份浓 缩，是形成水垢的重要因素之一，造成换热设备效率降低，过水断面减小。同时， 水中盐份的浓缩使导电性增大，导致腐蚀速度加快。 　　２　冷却水与空气密切接触还可以形成二氧化碳从水中逸出，和空气向水中充 氧。二氧化碳逸出使水中原来的碳酸平衡状态被破坏，造成了水质的不稳定。水中 充氧的结果加速了设备和管道的腐蚀。 　　３　水与空气的接触，特别是与不洁净的空气接触，使空气中的灰尘和细菌进 入冷却水中，水的浊度增加，形成泥垢。 　　４　冷却水的温度和水中的溶氧极有利于大多数微生物的繁殖。不仅使冷却水 水质恶化，而且还和其他杂质构成粘泥附在设备和管道壁上，影响换热效率和缓蚀 剂的缓蚀效果。冷却水中微生物的繁殖还导致生物腐蚀。 　　５　温度和光照是藻类生长的重要条件。藻类的生长可能堵塞配水装置，覆盖 淋水装置的表面，使均匀的布水受到破坏，影响冷却效果。脱落的藻类还能参与粘 泥的构成。 　　二　循环冷却水处理 　　循环冷却水处理，针对循环水水质、补充水水质和系统运行中水质的变化，主 要是防结垢（水垢和泥垢）、防腐蚀和控制微生物的危害。在循环冷却水系统中， 结垢，腐蚀和微生物等有害因素常常是相互关联的，因此，在循环冷却水处理方法 的选择上，也需要综合考虑，综合处理。 　　１　循环冷却水系统的加药处理 　　为了达到水质稳定的目的而采取的化学处理措施，是在系统中投加药剂（阻垢 缓蚀剂）控制结垢和防腐蚀，并结合杀菌的综合处理方法。这种方法需要选定正确 的药剂配方，不是随意投加药剂就能解决的。选定药剂配方需要根据循环水水质， 和补充水水质的暂时硬度、永久硬度、pH值、溶解氧和二氧化碳含量、成垢的组分 等诸多因素，而且针对性很强。 　　一般说来，当前除了理论分析计算外，更多的是依靠实验的方法，选择有效的 药剂，并经过长期的观察而确定的。另外，有些药剂是有害的，要考虑排污可能造 成的环境污染。 　　因此，在设计加药处理时，应考虑加药装置的适应性，以满足加药配方和剂量 的调整以及运行管理制度的需要。 　　２　对于某些中小型循环冷却水系统，在个别情况下，也可以经比较后采用排 污法控制循环水的结垢和腐蚀。将排污率提高到６％～８％，但这样将增加补充水 量的消耗。 　　３　设置旁滤系统和杀菌，也有利于控制循环冷却水系统中悬浮固体的含量， 以减少泥垢的生成。 　　４　对于较大的循环冷却水系统，即使排污率为６％，其绝对数量也是相当可 观的。这在前面的章节里已经说明了。提高浓缩倍数可以减少排污量或不排污，因 此，在循环冷却水需要处理时，可用除盐水作为循环冷却水系统的补充水，以减少 系统中产生结垢和腐蚀的杂质。