冷却塔供冷指南征求意见2010.6.doc

北京地区冷却塔供冷设计运行指南前 言为更好地执行公共建筑节能设计标准（DBJ 01-621）中，关于建筑物在采暖期设计人工供冷的内区采用冷却塔供冷节能措施的要求，编写组认真总结了国内外的设计经验和有关资料，并在广泛征求意见的基础上编制本设计指南。本设计指南的技术内容是：1 总则；2 术语；3负荷侧系统设计；4冷源侧系统设计；5控制；6 运行时间、节能计算和经济比较；7 运行。本指南还附有设计例题、风机盘管、冷却塔冷却特性、北京地区全年常用冷却塔供冷时间4项设计资料。本设计指南由北京市规划委员会和北京市建设委员会负责管理，由北京市建筑设计研究院负责具体解释。在实施过程中如发现需要修改和补充之处, 请将意见和有关资料寄送北京市建筑设计研究院研究所。主编单位: 北京市建筑设计研究院参编单位： 清华大学建筑学院建筑技术科学系主要起草人: 孙敏生 万水娥 诸群飞 王冷非 王旭辉 张宇目 次1 总则2 术语3 负荷侧系统设计2.1 冬季内区风机盘管负担冷负荷的确定2.2 空调冷水温度、供冷量和流量的确定2.3 负荷侧系统和设备配置举例4 冷源侧系统设计3.1 冷源侧流量、水温和室外温度的确定3.2 冷源设备的配置举例5 控制6 运行时间、节能计算和经济比较5.1 运行时间5.2 节能计算5.3 经济比较 5.4 节能计算与经济比较公式中的变量7 运行附录A 设计例题附录B 风机盘管资料附录C 冷却塔冷却特性资料附录D 北京地区全年常用冷却塔供冷时间1 总则1.0.1 北京地区同时符合下列条件的工程，宜在冬季采用冷却塔供冷：1 建筑物存在面积和发热量较大、需全年供冷才能保证空调区域的舒适度基本要求的内区；2 上述内区采用风机盘管加新风系统，且风机盘管能够独立送冷水（水系统采用分区二管制或四管制）；3 新风量及新风温度不能消除室内余热。【说明】冬季内区应优先采用室外新风消除室内余热。一些工程内区面积或冷负荷过小，或内区采用全空气系统，是没有必要设置冬季供冷水系统的，盲目设置会造成投资增加和新的能源浪费。1.0.2 冷水机组的单台容量和台数的选择，应能适应空调负荷全年变化规律，满足季节变化及部分负荷要求；最小冷水机组容量宜按仅内区供冷的负荷确定。【说明】此条是考虑以下因素制定的：在室外气象参数不满足冷却塔制冷条件，但建筑物仅需为内区较小负荷开启冷水机组供冷时，冷水机组应能满足负荷的调节要求；尽量利用为冷水机组配备的设备以减少一次投资。1.0.3 应以延长冷却塔的供冷时间，减少开启制冷机时间为主要节能环节：1 冬季冷却塔供冷工况下的房间设计标准应以保证基本舒适为原则，温度取值不宜过低，根据房间标准和使用性质，可考虑一定的不保证率，以尽量提高空调冷水和冷源水温度。2 在保证主要节能环节的条件下，适当注意循环泵输送功率和高效率运行等问题。1.0.4 应考虑系统配置的经济性和合理性：1 室内风机盘管宜按夏季工况选定，不应过分增大；冬季应充分发挥风机盘管最大供冷能力。2 系统配置和控制应尽量简化，以最大限度地减少一次投资，并应满足下列要求：1） 应采用为冷水机组配置的冷却塔，确定其中的1台或几台作为冬季冷源设备，并采取防冻等措施；2） 空调冷水循环泵应尽量利用按夏季工况选定的设备，有条件时宜变流量运行；3） 冷源水循环泵应尽量利用为冷水机组配置的冷却水泵，且应为定流量运行；4） 循环水泵和换热器等设备容量应与供冷量匹配。3 冷却塔供冷时选用的设备，特别是为冷却塔供冷新增水泵、换热器等设备可不考虑备用。【说明】1 要求冷源水泵为定流量运行，是为了防止流经冷却塔流量过小而产生冻结。2 本指南仅涉及采用开式冷却塔通过换热器间接供冷的方案；如拟采用闭式冷却塔直接供冷，冷源系统设计和附录提供的冷却塔冷却特性资料不适用。2 术语2.0.1 冷却塔供冷指冬季建筑物需供应空调冷水时，不开启冷水机组等制冷设备，采用为冷水机组配置的冷却水系统，通过冷却塔与室外低温空气进行热交换，获取低温冷源水，为空调提供冷量的技术。2.0.2 分区二管制按建筑物的特性将空调水路分为冷水和冷热水合用的两个两管制系统。需全年供冷水的空调区域的末端设备只供应冷水；其余空调区域末端设备根据季节转换，供应冷水或热水。2.0.3 负荷侧在采用开式冷却塔通过换热器间接供冷时，负荷侧指为空调区域提供空调冷水的换热器二次水侧，包括末端设备（风机盘管）、空调冷水循环泵，及其控制阀和管网等。2.0.4 冷源侧在采用开式冷却塔通过换热器间接供冷时，冷源侧指为空调冷水提供冷源的换热器一次水侧，包括冷却塔、冷源水循环泵，及其控制阀和管网等。2.0.5 一级泵系统指冷水机组供冷时，空调冷水系统设置一级循环水泵，且各台水泵为恒速运行，冷源设备水量恒定，末端设备或负荷侧管网通过自控阀调节，为变流量运行的系统形式。也称一级泵定流量系统。2.0.6 二级泵系统指冷水机组供冷时，空调冷水系统设置直接串联的二级循环水泵；一级泵负担冷水机组等冷源侧设备和管网阻力且恒速运行，冷源设备水量恒定；二级泵负担末端设备等负荷侧设备和管网阻力，且变速变流量运行的系统形式。也称二级泵变流量系统。2.0.7 一级泵（变速）变流量系统指冷水机组供冷时，空调冷水系统设置一级循环水泵，末端设备或负荷侧管网通过自控阀调节，为变流量运行，水泵变速调节，冷源设备在一定范围内变流量运行的系统形式。也称一级泵变流量系统。3 负荷侧系统设计3.1 冬季内区风机盘管负担冷负荷的确定3.1.1 冬季内区供冷房间设计温度宜高于外区供暖房间的计算温度，内区办公用房可设定为2425，内区商场可设定为2223。3.1.2 冬季应按风机盘管干工况运行考虑，室内冬季供冷负荷应按房间的显热负荷确定，不应采用夏季工况时的全热负荷。【说明】采用显热负荷的原因是：由于冬季房间湿度较低，露点温度也较低，冷却塔供冷水温条件下，风机盘管一般为干工况运行；冷却塔供冷仅为解决或改善内区房间温度过高但不开冷水机组制冷的节能措施，对湿度控制没有严格的要求。3.1.3 冬季新风送风温度应按下列原则确定：1 新风送风温度不应高于一般外区采暖房间的设计温度，以负担一部分室内冷负荷。2 新风最低送风温度应考虑以下因素确定：1）与室温的温差不得大于采暖通风与空气调节设计规范（GB50019）的有关规定；2）风机盘管仅供应空调冷水时，应按室内发热量最低情况下，办公用房室温不低于18，商场室温不低于16确定。3.1.4 冬季供冷房间风机盘管负担冷负荷应按下式进行计算：qf（qnqx）/n （qn 0.337Lx（tntx）/n （3.1.4）式中 qf冬季供冷房间内单台风机盘管负担冷负荷（W）；保证系数，根据设计标准和房间的重要性，可取1.00.8；qn冬季供冷房间显热冷负荷（W）；qx冬季新风负担供冷房间的显热冷负荷（W）；n 房间内布置的风机盘管台数；Lx房间新风量（m3/h）；tn冬季内区供冷房间室温（）；tx冬季新风送风温度（）。3.2 冷却塔供冷工况时空调冷水温度、供冷量和流量的确定3.2.1 风机盘管宜按下列要求按夏季工况选择：1 夏季风机盘管在室内温湿度和供回水温度工况下、中档风量运行时，应能满足室内冷负荷要求。注： 1 风机盘管中档风速供冷量可按标准（高档风速）供冷量乘以速度修正系数确定，各规格风机盘管的速度修正系数不同，应根据生产厂提供数据确定，一般约为0.70.9。2 风机盘管的“标准工况”指风机在高档运行时的供冷或供热工况，其他条件详附录B。2 夏季新风宜处理至室内等湿状态，其负担的室内冷负荷可忽略不计，以适当提高风机盘管的冷却能力。3.2.2 冬季冷却塔供冷时，风机盘管的最大供冷能力可按风机高档运行考虑，风机盘管空调冷水最高供、回水温度tL1和tL2应如下确定：1 tL1和tL2应能保证夏季已选定的风机盘管能够满足冷却塔供冷工况时风机盘管负担冷负荷，可按下列公式计算确定；当国产风机盘管满足风机盘管机组（GB/T19232）规定的基本规格时，可参考附录B确定。注：风机盘管“冷却塔供冷工况”条件如下：1 风机为高档风量运行；2 进口空气状态：干球温度为冬季室内计算温度，相对湿度为30。3 机组水流量与标准工况相同。， （3.2.2）式中 ,风机盘管在标准供热工况时回水温度（），风机盘管在标准供热工况时送风温度（），tR1 风机盘管在标准供热工况时的供水温度（），tR160；tn 冬季内区房间设定温度（）；tn,r 风机盘管标准供热工况房间温度（），tn,r21；qf 冬季风机盘管负担冷负荷（W）；qr 风机盘管标准供热工况时的供热量（W），根据样本查得；G1 标准工况时风机盘管水流量（L/s），根据样本查得；G2 标准工况时风机盘管风量（m3/h），根据样本查得；1冷水密度（kg/m3），可近似取冷水和热水的平均值1992 kg/m3；2 空气密度（kg/m3），可近似取21.2 kg/m3；Cp1水的定压比热（kJ/（kgK）取Cp14.187 kJ/（kgK）；Cp2空气的定压比热（kJ/（kgK）取Cp21.01 kJ/（kgK）；2 tL1不应小于7，当风机盘管的tL1为7时仍不能满足应负担冷负荷qf时，应考虑提高冬季内区供冷房间设计温度tn，或降低房间保证系数，重新计算风机盘管负担冷负荷qf。3.2.3 可采用各典型空调房间风机盘管空调冷水最高供、回水温度tL1和tL2中的最小值（如允许个别房间不保证，也可选用较小值）作为系统空调冷水计算温度。并用该房间风机盘管负担冷量qf和与风机盘管在标准供冷工况时的供冷量qb之比作为整个内区的总负荷比值。3.2.4 冷却塔供冷工况时系统所需供冷量可按下式简化计算确定：Q0.001 qfQb （3.2.4）式中：Q冷却塔供冷工况时系统所需总供冷量（kW）；qf各房间单台风机盘管负担冷负荷（W），见式（3.1.4）；Qb冷却塔供冷工况时内区各房间风机盘管标准供冷工况供冷量qb的总和（kW）；建筑物内需冬季供冷的房间风机盘管负担总冷量与风机盘管在标准供冷工况时的总供冷量之比，按3.2.3确定。3.2.5 冷却塔供冷时系统空调冷水总流量应按下式确定：GL0.86Q/（tL2tL1） （3.2.5）式中：GL冷却塔供冷时空调冷水总流量(m3/h)；Q 冷却塔供冷工况时系统所需总冷量（kW），见式（3.2.4） tL2、tL1系统最高回水和供水温度（），按3.2.4确定。3.3 负荷侧系统和设备配置举例3.3.1 空调冷水采用二级泵系统举例如图3.3.1所示，空调水系统为分区二管制，空调冷水系统采用二级泵系统，二级泵为变频变流量运行。此系统除为冬季冷却塔供冷增加了板式换热器外，负荷侧没有增加新设备，是较为经济的配置。其注意事项如下：1 宜利用二级泵作为冬季空调冷水的循环泵使用，不再另外设置循环泵。系统接管应注意冬季使用板换时不使用定流量运行的一级泵。2 进行二级泵的台数和规格配置时，应同时考虑夏季和冬季的冷负荷量和流量及其调节范围。【说明】一台（或几台）泵的流量最好与内区风机盘管空调冷水环路的流量匹配，防止即使在冬季满负荷时大流量泵也在低频低效率下运行，且不能满足小负荷时的调节范围。如按夏季配置相同水泵时单台水泵流量过大，或按冬季负荷配置相同水泵数量过多，可按大小泵同时并联运行（大小泵扬程相同）考虑设置与冬季小负荷匹配的小泵。应与过渡季室外温度已不能满足冷却塔供冷而需开启冷水机组、而外区还不需供冷时，冷水机组的大小匹配的问题统一考虑。3 应校核冬季空调冷水流量和阻力变化的情况下，对设计工况下二级泵流量、扬程的影响。【说明】二级泵扬程是按夏季负荷侧管网和设备阻力确定的，冬季增加了板换阻力，在夏季采用大于5的供回水温差时，内区环路冬季流量和阻力也有所增加。但冬季内区供冷流量远小于夏季满负荷时系统总供冷流量，机房内冷水干管管径按大流量配置，干管阻力减小很多；且板换阻力一般较小，订货时也可提出限制要求。因此，当夏季采用标准5供回水温差时，冬、夏季水泵运行工况的阻力可认为大致相同；如夏季采用大于5的供回水温差，应按水泵特性曲线校核二级泵流量扬程范围是否能满足冷却塔供冷工况的需要。冷水机供冷：阀1开、阀2关冷却塔供冷：阀2开、阀1关图3.3.1 空调冷水采用二级泵系统举例3.3.2 空调冷水采用一级泵系统举例1 如冷水机组配置了大小冷机，且某单台冷机的空调冷水泵流量与内区供冷流量相同或相似，可以利用该水泵作为冷却塔供冷的空调冷水循环水泵。如图3.3.21所示。【说明】此系统也仅增设了板换，一次投资较小。但由于冷机要求定流量，冬季使用板换时水泵也定流量运行不如变流量运行节能。如要求该水泵冬夏季能够进行变流量和定流量运行的控制转换，相对增加了变频设备投资，并使控制系统复杂。2 冷却塔供冷采用专用空调冷水循环泵。如图3.3.22所示。【说明】此系统循环泵完全按冬季供冷工况的流量和管网阻力配置，且可以变流量运行。但增加了水泵和变频设备投资。冷水机组供冷：阀1开、阀2关 冷却塔供冷：阀2开、阀1关图3.3.21 空调冷水采用一级泵系统举例 （不设冷却塔供冷专用循环泵）图3.3.22 空调冷水采用一级泵系统举例 （设置冷却塔供冷专用循环泵）3.3.3 采用冰蓄冷系统举例如图3.3.3所示，空调冷水侧为水泵变频变流量系统，系统特点和设计注意事项可参考3.3.1。1双工况主机 2.蓄冰装置 3.冰蓄冷板换 4.乙二醇循环泵5.空调冷水循环泵 6.冷却水循环泵 7.冷源水循环泵 8.冷却塔 9.冷却塔制冷板换 10.冷却塔制冷工况转换电动阀图3.3.3 冰蓄冷系统采用冷却塔制冷4 冷源侧系统设计4.1 冷源侧流量、水温和室外温度的确定4.1.1 冷源水流量和冷源水供回水温差应符合以下关系式：Q1.163Gctc （4.1.1）式中：Q 冷却塔供冷工况时总冷量（kW），见式（4.2.5）； Gc 冷源水总循环水量（m3/h）；tc冷源水供回水温差（）。4.1.2 冷源水供回水温差tc应按下列原则确定：1 应考虑设备配置中（见4.2的系统配置举例）能够采用的冷源水循环泵流量对温差的限制；2 不应过大，以尽量提高能够满足要求的室外湿球温度tw，延长使用冷却塔供冷时间；3 不宜小于2，以防止流量Gc过大，消耗水泵电能过多。【说明】对于同一冷却塔，tc越小，要求冷却塔温降越小，可以在较高室外湿球温度情况下使用，但水泵流量大需要电能较多；由于冷水机组功率远大于水泵功率，一般应以前者的节能为主；但tc也不宜过小，一般以2为界。4.1.3 冷却塔供应的一次冷源水供水温度应如下确定：1 当tc（tL2tL1）时，tc1tL1tx （4.1.31）2 当tc（tL2tL1）时，tc1tL2txtc （4.1.32）3 tc1不应小于5，当tc1计算结果小于5，应调整tx或tc。tc冷源水供回水温差（）；tL1空调冷水最高供水温度（）；tL2空调冷水最高回水温度（）；tc1 冷源水最高供水温度，即冷却塔出水温度（）；tx换热器温差较小端一二次介质温差（），宜取12。4.1.4 应根据冷却塔供冷工况时冷源水循环水量Gc、冷源水供水温度tc1、冷源水供回水温差tc等，通过冷却塔的供冷能力特性曲线，确定所要求的室外湿球温度tw。反映冷却塔在不同水量、不同冷源水供水温度要求时的水温和温降，以及对应的室外空气湿球温度tw的特性曲线，应由冷却塔生产厂家通过实测资料提供。当缺少资料时，可参考附录B。4.2 冷源设备的配置举例4.2.1 当系统低负荷时使用的小冷机对应的冷却水循环泵流量能够满足冬季冷却塔供冷工况所需供冷量时，宜采用该泵作为冬季冷却塔供冷的冷源水循环泵。1 例1：如图4.2.11所示，该冷却塔冬季冷却水量为夏季工况冷却水量（额定水量）的100。系统的设计特点如下：1） 有冻结危险的地区冷源冷却塔可以在室内设置集水箱，使塔底盘无积水，补水也设在室内水箱处，节省了塔底盘和补水管的电伴热设施和冬季防冻用电量。如不设置集水箱，集水盘和管道应设置电伴热。2） 由于大冷机在外区不送冷时不使用，对应冷却水管道上不设置旁通管和温控电动阀；仅在冬季使用的小冷却塔供回水管道上设置旁通管和温控电动阀。且应注意根据使用冷水机组还是使用板换，电动旁通阀的动作温度设定值不同；使用冷水机组时，水温应控制在冷凝器允许最低水温（一般电制冷机组为15.5）以上，使用板换时，水温应控制在不冻结温度以上（一般电动阀旁通温度为5）。2 例2：如图4.2.12所示，冬季当室外气温不会使水冻结时（例如室外干球温度1），使用大冷却塔供冷；当气温过低时（例如室外干球温度1），为增大冷源水量与冷却塔额定流量之比而采用小冷却塔供冷。系统的设计特点如下：1） 大冷却塔的填料换热面积较大，在同样的水量下冷却能力比例1更强，可延长冷却塔供冷时间。2） 小冷机有可能在室外湿球温度较低，但又不能使用冷却塔供冷的过渡季使用，因此需设置旁通管和温控电动阀；冷却塔供冷时也可采用此阀，但温度设定值应根据工况进行转换。3） 采用大冷却塔供冷时水泵和冷却塔的对应关系改变，冬季使用的大冷却塔进出口电动阀与对应大冷机冷却水循环泵连锁开闭的控制关系应解除。此图待修改：电动旁通阀设在室内低处板换右侧冷水机组供冷：阀4开、阀3关；冷却塔供冷：阀4关、阀3开图4.2.11 冷却塔供冷系统冷源侧例1冷水机组供冷：阀4、6开，阀3、5关，阀7、8与对应水泵连锁开闭；大冷却塔供冷：阀4、6关、阀3、5开，阀7开（解除与水泵连锁）；小冷却塔供冷：阀3、6开，阀4、5、7关，阀8与对应水泵连锁关闭图4.2.12 冷却塔供冷系统冷源侧例24.2.2 如图4.2.2所示，当1台大冷水机组的冷却水循环泵流量能够满足冬季冷却塔供冷工况所需供冷量时，宜采用该泵作为冬季冷却塔供冷的冷源水循环泵。系统的设计特点如下1 冬季冷却塔供冷时，可以使用1台对应冷却塔，即该冷却塔冬季冷却水量为夏季冷却水量（额定水量）的100。也可以使用2台冷却塔，即冷却塔冬季冷却水量与夏季冷却水量（额定水量）之比为50，以提高对冷源水的冷却能力；但冬季使用的大冷却塔进出口电动阀与对应大冷机冷却水循环泵连锁开闭的控制关系应解除。2 冷却水供回水管上需设置旁通管和温控电动阀，水温控制的温度设定值也需根据使用冷水机组还是使用板换进行转换。3 冬季不使用的冷却塔和室外管道应能泄空防冻，或在室内设置集水箱。图中为采用1台冷却塔且不设集水箱时，不使用的冷却塔管道的泄水阀门设置位置举例。冷水机组供冷：阀4开、阀3关；冷却塔供冷：阀4关、阀3开图4.2.2 冷却塔供冷系统冷源侧例34.2.3 当冷水机组对应的冷却水循环泵流量均不能与冬季冷负荷匹配的情况，可另外设置专用冷源水循环泵，如图4.2.3所示。系统的设计特点如下：1 另设置专用冷源水循环泵，增加了水泵的投资。2 可以选用任一冷却塔作为冬季冷源，但应保证当室外气温使冷却塔有冻结危险时，流经冷却塔的流量不应小于冷却塔额定流量的50。冬季使用的冷却塔进出口电动阀与对应冷机的冷却水循环泵连锁开闭的控制关系应解除。3 泄水等防冻措施同上。图4.2.3 冷却塔供冷系统冷源侧例44.2.4 夏季为冰蓄冷系统，冬季采用冷却塔供冷时系统例见图 4.3.3。4.2.5 作为冷源设备的冷却塔宜选用防冻性能较好的产品。【说明】冷却塔一般在温度最低的进风口处和填料处最易发生冻结，对于不同类型的冷却塔，容易结冰的程度不同：1 横流塔：大面积填料暴露在进风处，且处于半干半湿状态相对易结冰。2 轴流风机设在上部的引风式逆流塔：除小面积进风口处外，填料基本处于有一定流速的水流包围中，相对横流塔不易结冰。3 离心风机设在下部的半封闭式鼓风式逆流塔：进风腔无水不会结冰；填料也基本处于有一定流速的水流包围中，也不易结冰。5 控制5.0.1末端风机盘管控制与常规系统控制相同，应设置水路温控阀。5.0.2 应进行空调冷水的供冷量控制。举例如下：1 采用二级泵系统的二级泵作为冷却塔供冷工况的空调冷水循环泵时（见图3.3.1），应根据末端风机盘管所需负荷的变化（水路温控阀的开启），控制循环水泵的转数和运行台数。【说明】与冷水机组供冷时相同，一般采用负荷侧的供回水压差控制水泵转数，流量控制水泵运行台数。2 一级泵系统采用为冷水机组配置的水泵作为冷却塔供冷工况的空调冷水循环泵时（见图3.3.21），应根据末端风机盘管所需负荷变化，控制总供、回水管之间电动旁通阀的开度。【说明】与冷水机组供冷相同，一般采用控制系统供回水压差恒定的方法。缺点：循环泵定流量运行不如变流量运行节能；优点：设备和控制简单。因冷水机组供冷时未考虑水泵变流量的节能问题，相对功率小和运行时间短的冷却塔供冷工况也可不考虑水泵配置变频设备，以免增加投资和增加定流量和变流量运行的转换控制环节。3 一级泵系统另设专用泵作为冷却塔供冷工况的空调冷水循环泵时（见图3.3.22），循环泵应为变频水泵，控制同本条1款。4 采用一级泵（变频）变流量系统的夏季水泵作为冷却塔供冷工况的空调冷水循环泵时，控制同本条1款。5.0.3 冷源水流量可采用如下控制： 1 当冷却塔供冷的冷源水循环泵采用2台或2台以上时，可将夏季空调冷水供水温度（例如7）作为冷却塔供冷时空调冷水最低供水设定温度，控制冷源水循环泵的开启台数。2 当只设1台冷源水循环泵，或多台泵通过上述水温控制只有1台泵运行时，不需再通过水温对水量进行控制。【说明】1 由于气温降低使冷源水温度低于最高设计值时，使空调冷水供水温度也低于最高设计值tL1；如一些房间冷负荷高于考虑了不保证率的设计负荷，或要求更低的室温、更高的舒适度时，可以满足这些房间风机盘管对较低冷水温度的要求；因此无需将tL1控制在设计最高值。 2 空调冷水温度如略低于夏季数值，也只是使风机盘管供冷能力加强，温控阀关闭时间长和数量多，但空调冷水循环泵采用变频控制时，转数、流量、运行功率减少，也是节能运行，因此仅在设置多台泵时采取简单的台数调节控制，没有必要精确控制通过换热器一次水量。5.0.4 冷源水应采取防冻措施并宜进行自动控制，举例如下：1 当冷源水有冻结危险时，应采用下列措施，使流经冷却塔的流量不小于冷却塔额定流量的50：1）当设置2台及其以上冷源水循环泵时，如空调冷水供水温度达到最低设定温度（例如7），冷源水循环泵进行台数调节时，宜通过自控阀关闭停开水泵对应冷却塔的水路，以保证冷源冷却塔的流量。2）当冷源水流量与冷却塔额定流量之比较小时，可采取根据室外干球温度分别采用额定流量不同的冷却塔，或改变冷却塔的使用台数，见4.2.1例2。2 冷源水供水温度较低（例如6）时冷却塔风机停止运行，升高至某温度（低于最高设计温度）时恢复运行。3 对于风机设在上部的吸风式冷却塔，当冷源水有冻结危险时，风机应定期反方向运行，防止冷却塔空气进口附近结冰。4 应在冷源水供、回水管之间设置旁通管和电动调节阀，或利用冷水机组供冷时设置的旁通管和电 动调节阀。旁通阀宜设在机房内距水泵较近处，且冬季动作宜为开关控制，开启时水全部旁通，以免流经冷却塔水流量过小，使塔内部发生冻结。冷却塔出水温度低于5时打开旁通阀，升高至某温度（低于最高设计温度）时关闭旁通阀，使水温维持在允许范围内。5.0.5 系统应根据室外湿球温度进行冷水机组制冷和冷却塔供冷的工况转换：1 工况转换宜采用自动控制。2 应根据室外湿球温度进行工况转换，其设定值可参考4.1.4中计算所得tw的数值，并根据实际运行实践确定。 3 冷却塔供冷工况时应转换以下主要内容，制冷机制冷时进行相反转换：1）冷水机组和冷却塔供冷时不使用的水泵停机；2）当采用一级泵系统，且不设置单独的空调冷水循环泵时，作为冷却塔供冷时使用的空调水循环泵与对应冷水机组的连锁关系解除；3）空调冷水和冷源水水路电动阀的转换；4）冷却塔供冷和冷水机组制冷合用冷源水（冷却水）温度控制的旁通电动阀时，温度设定温度转换到冷却塔供冷工况温度（例如5），且模拟量调节转换为开关量控制。6 运行时间、节能计算和经济比较6.1 运行时间6.1.1 可根据4.1.4得出的满足最高冷源水温要求的室外湿球温度和北京地区逐时室外湿球温度的气象参数，预测冷却塔供冷运行时间。逐时室外湿球温度宜采用中国建筑热环境分析专用气象数据集（中国气象局气象信息中心气象资料室、清华大学建筑技术科学系著）中“典型气象年”数据。 6.1.2 一天内冷却塔供冷运行时刻应根据工程的使用性质确定；冬季内区供冷系统宜在室内人员较多、负 荷较高、容易过热的时刻运行；办公建筑可取8：0018：00，大型商场、娱乐场所等可取为9：0022：00。6.1.3 北京地区全年常用冷却塔供冷时间见附录D。6.2 节能计算6.2.1 冬季冷却塔供冷与冷水机组供冷2种工况的能耗比较计算，可按以下原则进行简化： 1 由于2种工况负荷侧空调冷水的流量基本不变，可仅计算两种工况的冷源侧能耗。2 冷却塔供冷仅为冬季建筑物内区风机盘管服务，相对于整栋建筑物的夏季冷负荷为较小数据，一般冬季仅开启1台冷水机组及配套水泵，或仅开启1台冷却塔供冷的冷源水泵，且冷却水和冷源水泵均为定流量运行，因此计算其能耗时可不考虑负荷小时平均系数。3 不单独计算2种工况冷却塔风机功率的差别。4 采用冷水机组综合部分负荷性能系数IPLV计算冷水机组能耗时，考虑冬季冷却水水温较低等因素，对IPLV乘以1.1的修正系数。5 因冬季夜间冷却水温很低，一般控制在蒸气压缩循环冷水（热泵）机组工商用和类似用途的冷水（热泵）机组（GB/T18430.1）规定的变工况性能温度范围的最低值15.5，远低于额定工况的30，对提高性能系数有利；但冰蓄冷系统制冰时乙二醇水溶液温度低于7的额定工况，使冷水机组的性能系数降低；综合上述冷凝器侧和蒸发器侧的有利和不利因素，认为二者相互抵消，冬天冷水机组制冰时性能系数COP采用额定工况数值，冷水机组制冷量也近似采用额定制冷量。6 忽略各类工程节假日停机时间的不同，按全年每天均供冷或制冷考虑。6.2.2 冬季供冷时开启冷水机组制冷能耗EL按下列公式计算：1 常规制冷：EL=Qh/（1.1IPLV） （6.2.21）2 冰蓄冷： ELQh/COP （6.2.22）6.2.3 冬季冷水机组制冷时开启的冷却水泵能耗Eb1按下式计算：1 常规制冷：Eb1=Nb1h （9.81G1H1/3600）h (6.2.31)2 冰蓄冷： Eb1=Nb1hy （9.81G1H1/3600）hy (6.2.32)6.2.4 冷却塔供冷时冷源水泵能耗Eb2按下式计算：Eb2=Nb2h （9.81G2H2/3600）h (6.2.4)注：常规制冷且冷却水泵和冷源水泵采用相同水泵和台数时，Eb1和Eb2数值相同，可不计算。6.2.5 冰蓄冷系统乙二醇循环泵能耗Eb3按下式计算：Eb3Nb3（hyh） （9.81G3H3/3600）（hyh） （6.2.51）hyQh/（nb3Qe） （6.2.52） 6.2.6 全年节省能量E和节能比按下式计算： 1 常规电制冷系统EEL Eb1 Eb2 (6.2.61) (6.2.62) 2 冰蓄冷系统EELEb1Eb3 Eb2(kWh) (6.2.63) （6.2.64)6.3 经济比较6.3.1 常规电制冷系统全年节省运行费用按下式计算：$1EA/10000（万元/年） (6.3.1)6.0.1 冰蓄冷系统全年节省运行费用如下计算：1 开启冷冻机运行费用：$LEL Ad/10000（万元/年） (6.3.21)2 开启冷却水泵运行费用：$ b1 Eb1Ad/10000（万元/年） (6.3.22)3 开启乙二醇水泵运行费用：$ b3（(Nb3hy) Ad(Nb3h)(Ag+Ap)/2）/10000（万元/年） (6.3.23)4 开启冷源水泵运行费用：$ b2Eb2 (Ag+Ap)/2）/10000（万元/年） (6.3.24)5 采用冷却塔供冷全年节省的运行费用：$1$L +$ b1 +$ b3.$ b2（万元/年） (6.3.25)6.0.2 采用冷却塔供冷增加的工程造价$2按下式计算：$2($sin)$km（万元） (6.3.3)6.0.3 增加初投资的回收期Y（年）按下式计算：Y$2/$1 (6.3.4)6.4 节能计算与经济比较公式中的变量1 Q：冬季供冷房间满负荷时所需总供冷量(kW)，见式（3.2.5）；2 Qe：单台冷冻机额定制冷量(kW)；3 ：负荷小时平均系数，办公类建筑可取0.6，商场、餐饮、娱乐可取0.7；4 IPLV：冷冻机综合部分负荷性能系数，可参考公共建筑节能设计标准（GB501892005）中表5.4.6，按冷冻机的类型和额定制冷量Qe确定；5 COP：冷冻机额定工况性能系数，可参考公共建筑节能设计标准（GB501892005）中表5.4.5冷冻机的类型和额定制冷量Qe确定；6 Nb1：冬季运行的冷却水泵总轴功率(kW)；7 Nb2：冬季运行的冷源水泵总轴功率(kW)；8 Nb3：冬季运行的乙二醇循环泵总轴功率(kW)； 9 G1：冬季运行的冷却水泵总流量（m3/h）；10 G2：冬季运行的冷源水泵总流量（m3/h）；11 G3：冬季白天运行的乙二醇循环泵总流量（m3/h）；12 H1：冷却水泵扬程（m）；13 H2：冷源水泵扬程（m）。14 H3：乙二醇循环泵扬程（m）；15 ：水泵效率，各用途水泵可统一取0.6。16 h：全年或计划供冷期内冷却塔供冷总小时数（h），采用冰蓄冷时也为乙二醇循环泵白天为内区供冷融冰运行时间的总小时数（h），北京地区相应参数见附录C；17 hz：全年内区需供冷的总小时数（h）；18 hy：冬季乙二醇循环泵夜间制冰，折合成与白天供冷台数相同的运行时间的总小时数（h）；19 nb3：冬季乙二醇循环泵白天供冷开启的台数；20 EL：冬季供冷时开启的冷水机组能耗（kWh）；21 Eb1：冬季冷水机组制冷时开启的冷却水泵能耗（kWh）；22 Eb2：冬季冷却塔供冷时开启的冷源水泵能耗（kWh）；23 E：采用冷却塔制冷全年节省能量（kWh）；24 ： 采用冷却塔供冷全年节省的能量，与采用冷水机组制冷为内区供冷全年消耗的能耗之比；25 A：当地单一制电价（元/（kWh）；26 Ad：当地夜间低谷电价（元/（kWh）；27 Ag：当地高峰电价（元/（kWh）；28 Ap：当地平峰电价（元/（kWh）；29 $si：增加的冷源水系统各种设备单价（万元），可咨询供应商获得；30 $k：DDC自动监控系统每个监控点平均单价（包括软件编制等）（万元），可咨询供应商获得，估算时可取500600元/点；31 $1：采用冷却塔供冷全年节省的运行费用（万元）；32 $2：采用冷却塔供冷增加的工程造价（万元）；33 n ：增加的同种设备的数量；34 m ：增加监控点的数量，新增电动设备的监控点的监控项目和控制点数可参考表5.435 ：考虑设备直接费中的人工、材料费的系数，可取1.2；36 ：考虑设备间接费的系数，可取1.25；37 Y：增加初投资的回收期（年）。表6.4 冷却塔供冷常用系统主要增加设备及每台设备监控点统计新增电动设备监控项目每台设备新增监控点数系统举例板式换热器二次水出水温度监测（1）1专用空调冷水变频泵水泵变频控制(1)；水泵变频器的故障、输出反馈监测、启停控制(3)；管路的压力压差监测（2）6图3.3.22专用冷源水循环泵水泵的故障、运行状态、手/自动状态监测（3）、启停控制（1）4图4.3.3、图4.2.3负荷侧自动工况转换电动阀阀的开关状态监测（1）、开关控制(1)2图3.3.1、图3.3.21、图3.3.3冷源侧自动工况转换电动阀2图4.2.11、图4.2.12、图4.2.2注：括号内数值为监控点数量。7 运行7.0.1 冷却塔供冷系统运行的一般技术要求应符合空调通风系统运行管理规范（GB50365）的有关规定。7.0.2 应对空调系统的以下运行参数进行监测、记录，用于确定和调整运行工况和冷却塔供冷时的各设定参数：1 冷却塔供冷服务的内区房间温度；2 新风机组送风温度；3 室外干球温度和湿球温度；4 空调冷水供回水温度；5 冷源水供回水温度。7.0.3 冬季应按3.1.3的原则，确定新风机组的送风温度，其数值应通过调查、记录人员活动规律和室温，总结室内最低发热量情况确定和调整。7.0.4 应调查建筑物内区人员主要工作作息时间，按6.1.2条的原则，确定冬季一天内合理的开、停机时间。7.0.5 运行时应按设计要求对空调和冷源系统进行控制，主要控制环节见5章。7.0.6 用于工况转换的室外湿球温度设定值可暂按设计提供的数据确定，并根据实际运行时对房间温度、室外湿球温度、空调冷水和冷源水供回水温度的记录参数进行分析、总结后进行调整。7.0.7 应按5.0.4的要求对冷源水进行防冻控制，冬季不使用的冷却塔和室外冷却水管道应泄空。7.0.8 设备的检修维护应符合下列要求：1 应合理安排冷源设备的检修时间，特别是与冷冻机供冷合用的水泵、冷却塔等设备，其检修时间不应安排在采暖期。2 水路、尤其是冷源水路上安装的过滤器，应根过滤器前后压力表显示的压差变化进行排污和清洗。3 板式换热器应每年清洗。附录A 设计例题A.0.1 房间负荷计算北京地区某办公楼中，进深5m、长20m的内区办公室，布置了3台风机盘管。夏季空调室内设计温、湿度参数为26、60，冬季外区空调供热室内计算温度为20，冬季拟采用冷却塔为内区供冷。冬季室温分别取25和22。各项冷负荷如下估算：人数按0.15人/计，灯光按20W/计，个人计算机按200W/台计，新风量标准为30m3/人。冬季新风送风温度tx为定为20，冬季室温tn分别取25和22，取保证系数1.0和0.95。房间负荷计算结果如下：季节室温()设备发热(W)灯光发热(W)人员负荷(W)室内总负荷Qn（W）风机盘管负担负荷Qf (W)全热显热全热显热全热显热夏季26300020001930915693060152310320053冬季2530002000/936/5936/172632230002000/1138/6138/18423A.0.2 空调冷水供回水温度计算上述内区办公室风机盘管，夏季供回水温度为7/12。根据其夏季风机盘管负担的总冷负荷（全热23103（W）和20053（W），选用某厂生产的HFCA03型风机盘管3台，中档风量全热供冷量为2850W，显热供冷量为2070 W，满足夏季房间要求。风机盘管标准工况参数如下：风量550m3/h，水流量0.15L/s，供冷量3060 W，供热量4630W。根据式(3.2.2)计算所得风机盘管满足冷却塔供冷工况时需负担冷量的最高供回水温度如下：冬季室温tn()每台风机盘管负担冷量qf (W)Qf与标准冷冷量比值供水温度tL1()回水温度tL2()水温差tL2- tL1 ()备注2517260.60610.4613.232.77保证率为1.002217400.6117.3410.142.79保证率为0.90假设各内区办公房间情况相同，房间冷却塔供冷时风机盘管负担冷量与标准工况时的供冷量之比、最高供水温度tL1、回水温度tL2、冷水供回水温差tL2tL1即为系统采用的数值。A.0.3 负荷侧系统和所需冷却量计算上述办公建筑，采用分区2管制空调水系统，空调冷水为二级泵变流量系统。夏季总冷负荷为4200kW，其中按内区风机盘管标准冷量叠加的冷负荷为Qb约为1000kW，按5供回水温差计算，内区最大供水量约为172 m3/h。选用2台制冷量为500RT（1760kW）的离心式冷冻机和1台252RT（886kW）螺杆式冷冻机，对应冷水一级泵流量分别为310m3/h和155m3/h，扬程为18m。空调冷水总循环流量约为775m3/h，选用一组4台194 m3/h二级泵变流量运行，二级泵扬程为22m；冬季仅内区供冷时开启一台二级泵，且最大供水量不超过172 m3/h（按Qb计算出的数值）。系统示意见图4.3.1。3台冷冻机对应配置的冷却水循环泵流量分别为370m3/h和185m3/h，扬程为28m。根据公式Q0.001 qfQb（kW）（3.2.5），可计算出室温为22和25时冬季系统总冷却量Q，见A.0.5的计算结果。A.0.4 冷源设备配置方案举例1 采用图4.2.11的方案（方案1）采用小冷冻机的冷却水泵和冷却塔作为冷源设备，冷源水循环量Gc和冷却塔额定流量均为185m3/h。2 采用图4.2.12的方案（方案2）采用小冷冻机的冷却水泵和大冷机对应的大冷却塔作为冷源设备，气温过低时转为采用小冷机对应的小冷却塔，冷源水循环量Gc185m3/h，冷却塔额定流量分别为370 m3/h和185 m3/h。3 采用图4.2.2的方案（方案3）采用大冷冻机的冷却水泵和1台或2台大冷机对应的冷却塔作为冷源设备，冷源水循环量冷源Gc370m3/h，冷却塔额定流量为370 m3/h或740 m3/h。4 采用图4.2.3的方案（方案4）采用专用冷源水泵和一台大冷却塔作为冷源设备，取冷源水温降tc2。A.0.5 冷源水流量、温差、水温和室外湿球温度计算1 方案13已知冷源水量Gc，冷源水温差根据公式（4.1.1）按tc0.86Q/Gc计算求得；方案4已知冷源水温降tc，冷源水流量按公式Gc0.86Q/tc计算求得。2 tc数值均小于空调冷水温差tL2tL1（见A.0.2和本条计算结果表），冷却塔供应的一次冷源水供水温度按公式（4.1.31）tc1tL1tx计算确定，其中换热器温差较小端介质温差tx取1.5。3 方案14冷源水量Gc与冷却