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閉式冷卻塔是工作流體（水）在塔的盤管內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，工作流體的熱量經(jīng)過盤管散入流過盤管的水(或空氣)中。同時(shí)，機(jī)組外四周的空氣從盤管上的進(jìn)風(fēng)格柵進(jìn)入，與水的流動(dòng)方向相反，向上流經(jīng)盤管。完全靠水的蒸發(fā)潛熱帶走熱量，而不像板換靠水的顯熱帶走熱量，對(duì)水的使用需求量大大減少。一小部分水蒸發(fā)而吸走熱量，熱濕空氣由冷卻塔頂部的通風(fēng)機(jī)排出到大氣中，其余的水落入底部水盤，由水泵再循環(huán)至水分配系統(tǒng)又回淋到盤管上。其有如下特點(diǎn)：
(1)由于冷卻水不與外界空氣接觸，補(bǔ)充水采用軟化水，冷卻水中不會(huì)產(chǎn)生水垢、細(xì)菌污泥等雜質(zhì)污染，有效防止冷水機(jī)組冷凝器、換熱器堵塞，延長冷水機(jī)組使用壽命，減少水處理藥劑使用量，比開式冷卻塔水損耗量減少。
(2)在夏季使用時(shí)，與熱回收型冷水機(jī)組系統(tǒng)相比，可少運(yùn)行一臺(tái)熱水循環(huán)泵，可用冷卻水循環(huán)泵直
接替代，降低運(yùn)行電耗。
(3)在夏季供熱時(shí)，經(jīng)過冷水機(jī)組冷凝器的冷卻水，供給空調(diào)機(jī)組再熱段后，溫度降低，可整體降低
冷卻水回水溫度，提高冷水機(jī)組效率。
(4)冬季供冷時(shí)，可利用外界較低空氣溫度采用風(fēng)冷降溫，只開通風(fēng)機(jī)，外循環(huán)水泵停開，既提供足
夠排熱能力，又節(jié)水，防止結(jié)冰，減少結(jié)垢。
2閉式循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)用簡介
2.1夏季運(yùn)行工況
傳統(tǒng)的凈化空調(diào)夏季降溫除濕是采用開式冷卻塔加冷凍機(jī)制取冷凍水給表冷器、蒸汽通過板式換
熱器輸出熱水給再熱器來實(shí)現(xiàn)，
空調(diào)機(jī)組再熱段換熱面積按冬季工況設(shè)計(jì)制造，設(shè)計(jì)熱水供回水溫度80/60℃；夏季再熱負(fù)荷比
冬季低60%左右，在應(yīng)用于夏季除濕再熱時(shí)，無需按設(shè)計(jì)熱水溫度供應(yīng)，而僅用35℃熱水就能滿足
凈化空調(diào)溫濕度要求。在我國南方如長三角地區(qū)，是半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)密集區(qū)域，因冬季氣溫不是太低，在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中大多采用熱回收型冷水機(jī)組加輔助電加熱器的方式來保證溫濕度。在夏季，通過熱回收冷水機(jī)組輸出熱水（35℃）來達(dá)到降溫除濕的要求；在冬季，熱回收冷水機(jī)組熱水溫度不能滿足使用要求時(shí)，再通過輔助電加熱器來提升熱水溫度。
鑒于此，華北某地高科技產(chǎn)業(yè)園在2007年新增廠房時(shí)，改變以往蒸汽換熱供應(yīng)熱水的方式，采用熱回收冷水機(jī)組在夏季輸出熱水給空調(diào)機(jī)組再熱段，熱水出水溫度35℃，通過二年運(yùn)行，能滿足
凈化間溫濕度需求?？紤]到冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)冷凝器冷卻水32/37℃工況，可以用冷凍機(jī)冷凝器出水直接給空調(diào)機(jī)組再熱段，無錫華潤微電子動(dòng)力工廠已有成功經(jīng)驗(yàn)，在北方地區(qū)，用閉式冷卻塔代替開式冷卻塔。
采用閉式冷卻塔與冷水機(jī)組在夏季運(yùn)行，不僅可以取消蒸汽換熱，大大節(jié)約運(yùn)行成本，相對(duì)熱回收冷水機(jī)組，也節(jié)省一臺(tái)熱水循環(huán)泵的消耗。
2.2冬季運(yùn)行工況
由于北方地區(qū)冬季新風(fēng)溫度較低，熱回收型冷水機(jī)組加輔助電加熱器的方式不適用凈化空調(diào)冬季運(yùn)行，仍采用傳統(tǒng)的蒸汽換熱方式來實(shí)現(xiàn)。廠房內(nèi)工藝設(shè)備需工藝?yán)鋮s水，冬季白天和夜晚溫差大，因此，仍有部分冷負(fù)荷，需要運(yùn)行冷凍機(jī)。由于負(fù)荷低，溫度差大，導(dǎo)致冷水機(jī)組運(yùn)行很不穩(wěn)定，冷凍水管道壓力高，流量小，極端情況機(jī)組會(huì)出現(xiàn)喘振；另外，遇跳電、故障檢修停機(jī)時(shí)間稍長時(shí)，冷卻塔冷卻水溫度低，再次開啟冷凍機(jī)很困難，歷時(shí)長，對(duì)生產(chǎn)及時(shí)恢復(fù)影響很大。因此，很多用戶在冬季都采用停開冷凍機(jī)，由開式冷卻塔冷卻水直接給設(shè)備冷卻水換熱器，也能滿足工藝?yán)鋮s水對(duì)水溫要求。但這同樣會(huì)帶來一些問題：冬季空氣干燥，灰塵大，盡管氣溫低，細(xì)菌不易繁殖，但生物粘泥在開式冷卻塔中沉積，帶入冷卻水管路系統(tǒng)中，減小管道流通面積，增加管道阻力，降低板式換熱器熱交換能力。如果僅用于工藝設(shè)備冷卻水熱交換系統(tǒng)，影響不是太明顯，可通過對(duì)板式換熱器定期拆卸清洗來保證換熱能力。但如果用于空調(diào)機(jī)組表冷器，由于表冷器銅管管徑細(xì)，彎頭多，泥垢很難被清理，如北方某半導(dǎo)體公司動(dòng)力部門曾于1996年冬季，用開式冷卻塔直接給空調(diào)表冷器供冷卻水，經(jīng)過一個(gè)冬季運(yùn)行后，盡管節(jié)約了一部分運(yùn)行成本（停開冷凍機(jī)，電費(fèi)減少），但空調(diào)機(jī)組表冷器進(jìn)出口壓差增加1.5kg/cm2，換熱效率急劇下降。因此，為解決冬季空調(diào)和設(shè)備冷卻水對(duì)冷負(fù)荷需求，降低運(yùn)行成本，采用閉式冷卻塔是個(gè)不錯(cuò)的選擇。
冬季運(yùn)行如圖3。
圖3開式冷卻塔給空調(diào)制取冷卻水工藝通過夏季和冬季二種運(yùn)行工況比較可以看出，在北方地區(qū)，采用閉式冷卻塔具有一定的優(yōu)勢(shì)，主要是北方晝夜溫差大，冬季溫度低，對(duì)同時(shí)需要空調(diào)冷負(fù)荷和設(shè)備冷卻水的系統(tǒng)，有一定的競爭優(yōu)勢(shì)，可以大大降低運(yùn)行成本，減少員工操作量，及時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)。在夏季也可以作為熱回收冷水機(jī)組的備份。
3工程應(yīng)用
華北某地高科技產(chǎn)業(yè)園始建于2005年，園區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)是采用開式冷卻塔與冷水機(jī)組制冷，地方政府供應(yīng)蒸汽，通過板式換熱器輸出熱水。由于地方政府蒸汽保障能力很差，時(shí)有時(shí)無，對(duì)廠房溫濕度影響很大，該園區(qū)動(dòng)力部門借鑒長三角地區(qū)半導(dǎo)體公司運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合園區(qū)空調(diào)系統(tǒng)增容的時(shí)機(jī)，在2008年春季采用一臺(tái)800RT熱回收型冷水機(jī)組來輸出熱水，通過2008、2009兩個(gè)夏季運(yùn)行，效果較好。一方面實(shí)現(xiàn)了夏季不用蒸汽換熱，調(diào)溫濕度達(dá)標(biāo)，保障了工藝生產(chǎn)；另一方面又節(jié)約了運(yùn)行成本，年節(jié)約蒸氣費(fèi)近100萬元?？紤]到南方與北方冬季氣溫差別，熱回收型冷水機(jī)組有一定季節(jié)局限性，在冬季除了要使用蒸汽供熱，還需要運(yùn)行冷凍機(jī)來滿足工藝設(shè)備冷卻水需求；根據(jù)2006年、2007年冬季冷凍機(jī)運(yùn)行記錄，每年11月到次年3月需要平均近500RT的制冷量。在2008年春季該園區(qū)新增10000m2凈化廠房時(shí)，需增加冷凍機(jī)800RT一臺(tái)，在設(shè)計(jì)冷卻塔時(shí)，決定采用閉式冷卻塔取代傳統(tǒng)開式塔；盡管工程初期投資增加（閉式冷卻塔造價(jià)是同型號(hào)開式塔四倍），但在冬季運(yùn)行過程中，使冷卻水系統(tǒng)簡化，能大大減低員工操作強(qiáng)度，停開冷凍機(jī)，同時(shí)運(yùn)行電費(fèi)降低；遇停電等故障停機(jī)后，故障解決，恢復(fù)生產(chǎn)都很快。
在工程實(shí)施過程中，由于閉式冷卻塔系統(tǒng)在冬季運(yùn)行時(shí)，需要將冷卻水系統(tǒng)切換入冷凍水系統(tǒng)，因此管道閥門材質(zhì)、嚴(yán)密性非常重要，要防止水互相竄流。另外北方冬季溫度變化較大，為控制冷卻
水出水溫度，閉式冷卻塔通風(fēng)機(jī)可采用變頻控制，方便節(jié)能；在溫度較低時(shí)，冷卻塔只開通風(fēng)機(jī)，使用風(fēng)冷，停開外循環(huán)泵，減少操作強(qiáng)度。
4經(jīng)濟(jì)效益分析
4.1工程投資分析
該工程采用800RT冷凍機(jī)組，選用循環(huán)流量600m3/h閉式冷卻塔一臺(tái)，比開式塔多花費(fèi)100萬
元，管道安裝及設(shè)備基礎(chǔ)比開式系統(tǒng)多花費(fèi)10萬元，主要是增加閥門切換，因此，工程初期一次性投資需增加110萬元左右。
4.2運(yùn)行費(fèi)用分析
通過2007年、2008年二個(gè)冬季冷凍機(jī)運(yùn)行記錄，平均需冷負(fù)荷在60%（即500RT）左右，采用閉
式冷卻塔系統(tǒng)后，可以停開冷凍機(jī)，同時(shí)停開冷凍水泵（功率75kW），按冬季運(yùn)行4個(gè)月，每度電
0．7元計(jì)算，直接節(jié)約電費(fèi)為：（500×50%+75）×24×120×0.7=65．5萬元。開式冷卻塔補(bǔ)水量取循環(huán)流量的0．5%（即3m3/h）,自來水費(fèi)按5元/t計(jì)算，采用閉式塔運(yùn)行一個(gè)冬季，可節(jié)約水費(fèi)：3×24×120×5=4.3萬元。循環(huán)水處理藥劑按冬季1萬元計(jì)算。整個(gè)冬季可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用近71萬元。
4.3維修保養(yǎng)費(fèi)用分析
眾所周知，影響開式冷卻塔換熱能力的主要因素是填料質(zhì)量好壞，北方地區(qū)空氣中灰塵多，很容
易在填料縫隙聚集，滋生細(xì)菌，降低透氣能力，冷卻水溫降不下來，會(huì)降低冷凍機(jī)效率，極端情況會(huì)導(dǎo)致冷凍機(jī)喘振。很多用戶多采用加藥排污的方式，但連續(xù)運(yùn)行一個(gè)月后仍會(huì)效率降低，降溫能力衰減很厲害。常規(guī)方法是加藥用水沖洗，效果不明顯，主要是填料較厚，洗不透；有的用戶將填料拆下，曬干，人工敲打，效果較好；一方面灰塵大，另一方面會(huì)損壞填料，減少換熱面積。因此，通常情況下，開式冷卻塔運(yùn)行5年后，就需要對(duì)填料進(jìn)行更換，一臺(tái)600m3/h開式塔約需15萬元。采用閉式冷卻塔后，冬季供冷時(shí)，可利用外界較低空氣溫度采用風(fēng)冷降溫，只開通風(fēng)機(jī)，外循環(huán)水泵停開，既提供足夠排熱能力，又節(jié)水，防止結(jié)冰，減少結(jié)垢。
5結(jié)語
因此，采用閉式冷卻塔，僅運(yùn)行一個(gè)冬季，就可節(jié)約運(yùn)行成本74萬元，不用兩年，就可節(jié)省設(shè)備一
次性投資增加的費(fèi)用；如果再算上夏季代替蒸汽用于空調(diào)系統(tǒng)再熱段運(yùn)行，當(dāng)年就可收回增加投資。相信，隨著閉式冷卻塔不斷更新，會(huì)有越來越多的行業(yè)認(rèn)識(shí)了解使用，也會(huì)在凈化空調(diào)行業(yè)得到廣泛使用。
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