建筑冷却塔免费供冷与新风系统的应用研究_李蕤

20员7年第9期科技创新科技创新与应用建筑冷却塔免费供冷与新风系统的应用研究李蕤（北京方州基业建筑设计有限公司，北京员00044）在建筑工程施工时，为了有效实现空气净化与供冷，安装冷却塔与新风系统十分必要。冷却塔主要是依靠循环冷系统吸收热量，并排放到大气中，以实现降低水温的作用，而新风系统则是在独立空气系统的基础上，将室内空气导出，换入新鲜空气，通过这两个系统的运用，从而实现节能减排、降低能耗的作用[员]。在实际应用方面，冷却塔可以有效缩短制冷机组的启动时间，节约机组运行成本，所以比较适用于一年供冷时间比较长的建筑物中，例如办公建筑以及比较大型的商场等地。新风系统近年来逐渐实现了形式上的延伸，推出排气扇、空气净化器等设备，除了大型商场等公共场合可以运用之外，住宅也可以进行运用。然而在实际运用时，新风系统与冷却塔经常会受到天气因素、建筑负荷以及系统供冷温度等诸多因素的影响，对具体应用造成限制，为此，文章对建筑冷却塔的免费供冷和新风系统的实际应用进行了分析。员建筑冷却塔员.员冷却塔原理冷却塔在建筑工程中进行运用，是将水作为循环冷却剂，在其中一个系统内吸收热量，并将其排放到大气当中，降低系统中水温的设备。其中“冷”的体现，其实是通过水和空气之间的流动接触，冷热交换之后形成蒸汽，由蒸汽挥发系统中的热量，从而挥发制冷空调内形成的余热，以降低水温，实现制冷。一般为了对冷却塔系统运行的有效性进行保证，设备主要设计为桶状，所以因此被称为冷却塔。一般冷却塔供冷适合于采用风机盘管加集中新风的系统，且为分区两管制或四管制的内区风机盘管水系统，也可以适合于其他场合。当室外温度即使降低到干球温度员0益以下，不仅是内区，外区也可能有供冷要求时，如果采用室外新风供冷尚不足以满足要求，就需要继续运行制冷设备提供冷源。因此，不论是全空气系统还是风机盘管加集中新风系统，不论是内区还是外区，只要存在供冷要求，经过技术经济比较，都可以在一定的时段内利用冷却塔代替制冷设备提供低于员0益的冷水。由于这个阶段的负荷（特别是新风湿负荷）减少，空气处理机组、新风机组和风机盘管都有条件采用较高温度的冷水来满足供冷要求。员.2冷却塔特点（员）平稳性。由于冷却塔自身的外置式水轮机设计的独特性与合理性，使其在安装时选择了风筒外部的位置，这也为维护带来了便利。同时，传统冷却塔电机、减速箱与结构一致，这也取消了传统电机运行过程中出现的噪音，并降低设备的故障率，使得运转更为平稳、更具安全性[2]。（2）冷效性。冷却塔的冷却系统化会受季节变化而变化，加之外置式水轮机的特殊性设计，使系统中的3个使风机转速逐次递减，在此影响下也减小了风量，保证冷却塔气水始终处于稳定状态；（3）生态性。新的冷却塔用外置式水轮机替换了电机，极大的降低了噪音与振动，为能源的节约发挥了巨大的优势。（4）节能性。冷却塔系统在运行的过程中主要使用循环水系统，将回水压力转变为机械能，并以外置式水轮机替换了电机驱动，使冷却塔实现了能源的节约。员.3冷却塔类型冷却塔按照用途的不同，分类也不尽相同，一般常见的主要有以下几种：根据通风方式不同，可以分为自然通风、机械通风以及混合通风冷却塔；根据热水与空气流动方向不同，可以分为逆流式、直交流式以及混流式冷却塔；根据应用的不同，可以分为工业型与空调型冷却塔等。2新风系统2.员新风系统原理新风系统主要是通过送风与排风两个系统共同构成独立形式的空气处理系统，在安装与应用时，一般是在密闭的室内一侧使用设备进行送风，再由另外一侧的设备中排出，在室内形成一个新风流动场，为室内定时更换新鲜空气[3]。针对主要的管道式和无管道式两种系统，因为管道式系统的工程量比较大，所以适用于工业建筑或是面积较大的办公区中，而无管道系统在安装上比较简易，所以适用于家庭住宅中。室外温度低于5益或低于0益以后，就有条件利用室外新风作为冷源。但在室外温度低于0益以后，如果继续采用冷却塔供冷，就需要采取一系列防冻措施。因此，在室外温度较低时段，应当尽量采用比冷却塔供冷更为经济简便地利用室外新风的方式。2.2新风系统类型按照送风形式进行分类，可以分为单向流、双向流以及地送风系统；按照安装形式进行分类，可以分为中央管道和单体新风系统；按照通风服务领域进行分类，可以分为全面通风和局部通风两种系统；按照气流的方向进行分类，可分为送风进和排风系统；按照通风作用进行分类，可分为换气通风、排毒除尘以及热风供暖等多种类型。2.3新风系统特点其一，新风系统的运用，可以将室内二氧化碳含量较多的空气更换为新鲜空气，从而保证室内空气的干净度；其二，提高体内散热，以免因为皮肤潮湿导致的不适感；其三，一旦室内气温超过室外，新风系统会自动降低建筑构件温度，提升人体舒适感。3建筑冷却塔供冷应用的几种形式3.员闭式冷却塔直接供冷闭式冷却塔系统中主要包含了风机、冷却盘管、水泵等多个元件，现阶段在市场中的闭式冷却塔有判官逆流式、“管排+填料”式等，在具体选择时需要结合建筑的实际用途。闭式冷却塔在应用时，冷却水和空气之间并不是直接接触的，只是在冷却盘管内流动，在盘管表面喷淋水，再利用风机、鼓风机将之前表面喷淋的水蒸发，挥发热量[4]。直接供冷系统主要是运用旁通管道实现冷水环路与冷却水环路的连接，进而将由冷却塔所制成的冷却水直接输送到空调系统中。这时冷却水系统与冷水系统可以实现统一，成为低温水系统。通过闭式冷却塔供冷的应用，能够对水质量进行全面保证，解决了冷却水的处理问题。然而相较于开式冷却塔而言，闭式冷却塔的冷却效率比较低，同时出口水的温度也比较高，这也缩短了供冷时间，对节能效果无法保证。另外，因为闭式冷却塔选用的是盘管热交换的形式，所以如果在冬季进行应用，还需要一些其他的保暖举措。3.2全过滤直接供冷因为闭式冷却塔在实际应用时具有节能、冷却效率等方面的问题，为了保证冷却塔的应用效果，开式冷却塔也被广泛应用于供冷系统中，但是在实际应用时却涉及到水处理的问题。针对开式冷却塔而言，因为进入到空调末端中的冷水直接和室外空气进行接触，为水质污染带来了可能性，同时也更为容易出现管路堵塞的问题[5]。基于此，需要在冷却塔与管理之间放置一个过滤设备，即全过滤系统。这一系统的安装，能够实现过滤器、冷却塔与冷却水之间的连接，系统中的所有冷却水必须经过过滤，这一举措合理的解决了阀门与空调末端堵塞的问题，然而过滤器中会残留一些污染物，加大了水泵扬程。3.3部分过滤直接供冷这一供冷系统需要在冷却水泵与冷却塔之间安装小型循环水泵与联通过滤器，相较于之前所说的全过滤系统，部分过滤系统只是针对总冷却水流量员0%以下水量进行过滤，这样一来可以减少滤料的用量，能够在需要时进行回洗，并且不会增加系统中的水泵扬程。另外，这种直接供冷系统的运用，实现了冷水系统与冷却水系统的串联，极大地减少了中间换热器导致的热量损失，并且不会受水系统在温差方面的限制。由此可见，这种是最为节能性冷却塔供冷形式。3.4版式换热器间接供冷摘要：建筑冷却塔与新风系统是建筑物中十分常见的部分，主要作用是降低水温以及换气、空气净化。文章中介绍了冷却塔与新风系统在建筑中应用的原理、功能，并重点分析了在建筑工程中的应用，为今后建筑物的供冷与空气净化提供了支持。关键词：建筑冷却塔；免费供冷；新风系统；空气净化4--ChaoXing20员7年第9期科技创新科技创新与应用所谓直接供冷和间接供冷之间的区别，主要体现在冷却水是否进入空调末端，一旦冷却塔供冷系统运行的过程中，冷水机组停止运行，那么三通换向阀会将冷却水与冷水流到版式换热器处实施换热。冷水与冷却水各自分别是独立的系统，在运行时也只是热量交换的联系，因此冷却水水质并不会对冷水系统造成影响，避免了堵塞与腐蚀的问题[6]。但是间接供冷在换热处理上存在一定的损失，如果想要实现相应的供冷效果，那么供水温度则要低于直接供水2益左右，因此，这种间接供冷系统操作的时间要小于直接供冷。3.5制冷剂旁通间接供冷制冷剂旁通间接供冷若是处于夏季，与空调运行是相同的，且压缩机运行正常；如果在比较寒冷的季节，冷水机组压缩机便会停止运行，同时蒸发器与冷凝器中间的旁通阀处于打开状态。一旦冷却塔的出水温度小于冷水温度，冷凝器中制冷剂的压力便会低于蒸发器中的压力，所形成的压差将蒸发器中的制冷剂蒸汽推至冷凝器中，并在其中完成液化，之后通过重力再回到蒸发器中。由此可见，只要蒸发器与冷凝器之间一直保证有合理的压差，冷却塔便能一直保持稳定运行。但是该系统运行时会将制冷剂环路改变，导致换热一直局限在制冷器相变，能够提供的自然冷却量不足，一般情况下还不足制冷量25%。同时，这一供冷系统在环境温度方面具有较高的要求，室外湿球温度低于4.5益方可完成换热，这也为系统的应用带来限制。4新风系统应用4.员自然通风自然通风主要是通过室内外之间的温度差形成的热压，或是室外风导致的风压，将建筑室内空气交换，以此对室内空气环境进行变化。通常新风系统多数安装于住宅室内，这个环境下本身通风效果良好，所以在新风系统的安装上并不需要很大的投资，在噪音方面也体现了优势。但是，因为自然通风的风量并不固定，加之室外空气质量的影响，在环境要求越来越高的现在，自然通风也面临了一些困扰。第一，因为现如今社会中环境污染问题加重，室外环境中尘土、雨水以及噪音等问题都是影响自然通风的因素。除此之外，一些南方地区因为地域潮湿，所以也会降低自然通风的效果；第二，随着城市化进行的加快，大城市的土地资源正处于稀缺的状态，导致点式住宅占比较大，这一类住宅中便会出现通风效果不佳的房间。另外，由于住宅窗户型号选择的不同，也会决定自然通风面积[7]；第三，即便一些板式住宅的自然通风效果良好，但是受多种因素影响也会有无法通风的时段。例如冬季与夏季，这两个季节通风不仅不能实现节能，反而会增加能源消耗，与新风系统节能的本质不符。4.2机械技术通风针对以上存在的几点问题，可以用机械技术的形式加以解决，但是也有一些问题需要强制通风才能实现。利用机械技术进行通风，通常都是使用机械通风机实现空气流动，进而达到室内通风换气的目的。因为通风机的风量与风压可以根据实际情况而定，所以在通风换气时可以保证室内需求的通风量，合理掌控室内气流速度与方向，根据需求处理排风与进风。正是由于机械技术通风存在以上种种优势，所以在实际安装中也比较普遍。一般机械通风设备在安装时，必须要保证组织性与顺序性，从而实现改善室内空气质量的目的。近年来，随着城市中高层建筑数量的增多，新风系统的应用也越来越普及。在实际应用过程中，主要有以下几种形式，即排气设备、送风机与新风换气设备。以上三种设备的应用均可以有效改善室内空气质量。在实际安装时，需要结合送风排风原理的不同以及应用的普及程度，选择合适的通风方式。一方面，选择窗用自然通风器。这种通风设备是通过风压差与热压差的原理实现空气交换，其室内外的温差与气压决定换气量。一般这种通风设备的结构比较小巧，安装过程也较为简易，不会存在能源损耗、成本浪费等问题；另一方面，选择自然送风系统。这一系统在运行时，会将已经污染的空气从室内排出，并在室内环境形成负压，通过与室外正压的结合将新鲜空气导入室内。4.3机械进排风系统所谓机械进排风系统，即双向流空气置换系统。这一系统中包含了强制送风以及强制排风两个系统，相较于自然排风，强制进排风系统与其不同之处主要体现在新风是通过送风系统管道实现交换，实现空气净化。在强制进排风系统中，新风流动方向可以结合需求进行调整，保证室内空气始终处于良好状态。与此同时，室内在刚刚导入新风时，需要按照需求将其进行灭菌处理。除了机械进排风系统外，也有一种带热回收设备的新风系统，该系统不仅具有强制进排风系统的所有功能，也能够通过排放进行新风的预热或预冷，进而实现节能的目的。另外，热回收式中央新风系统也被广泛运用于实际生活中，这种新风系统不仅可以发挥通风换气的作用，同时也能将能量进行回收，以免由于换气导致能量损耗。然而这种新风系统对能量的消耗都比较大，也会因为热交换器主机在湿度方面的要求比较高，所以如果长时间在湿度比较大的环境下运行，那么便会缩短热交换机主机的使用寿命。另外，一般在家庭住宅中，为了避免空间味道互相流窜，应避免在厨房和卫生间设置排风口。5冷却塔免费供冷与新风系统应用成效5.员得到了法规与政策的支持尽管我国对于冷却塔与新风系统的运用已经有了十分显著的成效，但是因为建筑方面对于这两方面的研发起步较晚，所以在一些先进技术上依然需要有关人员不断推进。随着建筑节能观念的普及，冷却塔与新风系统的应用就已经被提上日程，针对这一点也得到了落实，不仅有了针对性的法规政策作为支持，也与国外市场展开了合作，通过一系列的试点研究，终于增强了技术水平，实现了建筑节能的有效发展。5.2在优化噪音问题的基础上实现空气净化当前阶段新风系统在建筑中的应用已经十分普遍，在新风系统的作用下，也有效实现了室内外空气的流通。此外，更为重要的是，在科学技术发展的影响下，新风系统也将传统设备中存在的噪音问题进行了解决，以往系统在运行时经常会因为安装不当等原因导致噪音的出现，但是这一问题经过技术的优化已经得到了很好的解决。5.3实现研发技术的显著提升新风系统与冷却塔在不断应用的过程中，会寻求更为新颖的换气、降温方式。尤其是现阶段，人们对于空气质量的要求越来越高，这也就会加快新技术的研发进程，为了更高效率的实现室内降温和气体更换，为人们提供高质量的冷却塔与新风系统设备，研究人员会研发出噪音更小、使用期限更长的设备，例如轴流式风机。这种风机在材料的选择上更体现高强度与轻量化，全面避免了喘振与扰流等现象的发生，保证了气体流动的流畅性。5.4实现了能源的节约与环境的优化作为建筑节能施工的重要体现，冷却塔与新风系统的应用真正实现了能源的节约与环境的优化。首先，自然通风设备的应用，可以对自然风源优势发挥到最大，减少了机械通风设备的使用，以此实现了电能等能源的节约；其次，冷却塔应用，也有效降低了空调等降温设备的运用效率，不仅节省了能源，也对室内外环境进行了优化，从而进一步推动了我国能源运用的持续性。6结束语综上所述，通过文中的介绍，了解了建筑冷却塔免费供冷与新风系统的运行原理与优势，并详细掌握了两种节能建筑措施的具体应用。以此可以认识到，在建筑中运用冷却塔和新风系统，一方面能够优化环境质量，实现能源的节约，达到节能的目的；另一方面，通过冷却塔与新风系统的合理应用，也为我国建筑行业的可持续发展提供了机遇，在原来的基础上发掘更为广阔的市场，为实现与国际市场的接轨贡献价值。参考文献[员]林泽，安大伟.用冷却塔为洁净工厂冬季供冷的技术应用[J].山东建筑大学学报，20员5，0员：69-73.[2]赵国春，孙金栋，刘伟.超高层建筑暖通空调系统设计探讨[J].北京建筑大学学报，20员5，0员：56-6员.[3]吴捷，杨志昆，曹业玲.电信空调冷却塔供冷系统节能应用[J].世界科技研究与发展，20员6，03：4员愿-42员.[4]曹旦.中央空调系统仿真与节能优化[D].东华大学，20员6，员6.[5]刘前龙.毛细管辐射吊顶加独立新风系统运行特性研究[D].上海工程技术大学，20员6，员5.[6]杨光，祁影霞，蒋慧.冷却塔供冷系统应用及节能设计分析[J].制冷与空调，20员6，04：43-4愿.[7]慕连胤.免费供冷技术在某工厂的应用[J].建筑热能通风空调，20员5，06：70-72.5--ChaoXing