摘 要： 民用建筑空调冷却循环水系统相对于工业冷却循环水系统，设计具有一些特点：循环水量较小，设备为定型产品，水质要求较低，季节性运转等。加上民用建筑设计 周期短，设计人员往往根据以往的经验，形成定式思维，对一些具体的细节问题，关注不够，造成冷却水系统水温降不下来，系统能耗过大，运转操作不便等问题。 该文针对冷却循环水系统经常出现的问题，谈谈自己的设计体会，旨在引起大家的进一步讨论，达到共同认识共同提高的目的。
关键词： 冷却循环水系统 选型 水质处理

民 用建筑空调冷却循环水系统相对于工业冷却循环水系统，设计具有一些特点：循环水量较小，设备为定型产品，水质要求较低，季节性运转等。加上民用建筑设计周 期短，设计人员往往根据以往的经验，形成定式思维，对一些具体的细节问题，关注不够，造成冷却水系统水温降不下来，系统能耗过大，运转操作不便等问题。该 文针对冷却循环水系统经常出现的问题，谈谈自己的设计体会，旨在引起大家的进一步讨论，达到共同认识共同提高的目的。

一、冷却循环水系统设备的合理选型

1． 设计基础资料

为保证冷却塔的冷却效果，必须注重气象参数的收集， 气象参数应包括空气干球温度θ（℃），空气湿球温度τ（℃），大气压力 P(10 4 Pa) ，夏季主导风向，风速或风压，冬季最低气温等。

根据《采暖通风与空气调节设计规范》和《建筑给水排水设计规范》，冷却塔设计计算所选用的空气干球温度和湿球温度，应与所服务的空调等系统的设计空气干球温度和湿球温度相吻合，应采用历年平均不保证 50 小时的干球温度和湿球温度。

2 、冷却循环水量确定

确 定冷却循环水量时，首先要清楚准确地了解空调负荷及空调设备要求的冷却循环水量，同时还要关注空调机的选型，一般可根据制冷量（美 RT ），估算冷却循环水量 Q(m 3 /h) ，对于机械式制冷：离心式、螺杆式、往复式制冷机， Q=0.8RT 。对于热力式制冷：单、双效溴化锂吸收式制冷机， Q=(1.0~1.1)RT ；设计时，冷却循环水量一般是由空调专业根据制冷机 样本 中给出的冷却水量提出的。需用指出的是，制冷机 样本 中给出的冷却水量往往比用负荷法计算值小，尤其是进口机，这主要是由于目前冷却塔本身的热工性能达不到进口设备的要求。

3、 冷却塔选型

民 用建筑冷却塔选型一般选超低噪音逆流冷却塔，逆流塔冷却水与空气逆流接触，热交换率高，当循环水量容积散质系数β xv 相同，填料容积比横流式要少约 20%~30% ，对于大流量的循环系统，可以采用横流塔，横流塔高度比逆流塔低，结构稳定性好，有利于建筑物立面布置和外观要求。

冷 却塔选型时应考虑一定余地，我们在工程设计时，一般按制冷机 样本 所提供的冷却循环水量的 110%~115% 进行选型。其原因主要有：①冷却塔设计时，湿球温度为 28 ℃，冷水温度为 32 ℃ , 出水温度为 37 ℃ , 冷水温度与湿球温度的差为 4 ℃ , 而某些制冷机参数要求，制冷机进水温度为 30 ℃ , 对于中南地区，湿球温度一般在 27 ℃ ~29 ℃之间，冷却后水温难以达到 30 ℃。②考虑到冷却塔布置时，受周围环境影响，冷却效果达不到设计要求，例如：多塔布置湿空气回流的影响，建筑物塔壁、广告牌对气流通畅的影响。③冷却塔自 身质量会影响其热工性能。目前，国产冷却塔，技术含量不高，市场准入条件较低，厂家生产规模不大，质量难以保证，冷却塔在运转一定时间后，出现填料塌陷， 配水不均等都影响到冷却效果，在实际工程中，经常出现冷却塔出水温度达不到设计参数要求的现象。④降低冷却塔出水温度，利于制冷机高效运转。空调制冷机组 用电量很大，远远高于冷却循环水系统，包括冷却塔风机的用电量。冷却塔选型时适当放大，对于制冷机高效运转，节约运转费用有很大好处。

二、冷却塔的集水设施

冷 却塔出水的集水设施有两种：集水塔盘和专用集水池（或冷却水箱），在设计时究竟设不设专用集水池，一直存在争议，有人认为：不设专用集水池，循环泵可能将 集水盘内水抽空，引起系统进气，造成水泵汽蚀。另一些人认为，冷却塔带集水盘其目的就是不另外再做水池，集水盘设快速补水管，解决水泵抽空问题，那么是否 设集水池？我们对不设集水池的系统运行进行分析：一般冷却塔的集水盘有效水深为 300~400mm, 加深集水盘的有效水深为 500`600m ，在系统连续正常运行时，当水泵吸水管流速 V>1.0m/s 时，吸水口旋涡较深，吸水口极易吸气。当水泵吸水管流速 V<0.6m/s 时，吸水口旋涡不致于将水抽空，也不致于使系统掺气，运行时，不断有水量损失，同时由浮球阀自动补充新水，集水盘处于最高水位。但是，在系统启动时，由于 冷却塔配水管及填料上的附着水来不及补充至集水盘，造成集水盘水被抽空，停机时，配水管及填料上的附着水继续进入集水盘，这样造成集水盘水量溢流掉。例 如，对于单台冷却塔循环水量为 500m 3 /h ，冷却塔直径 D=6.6m ，冷却塔配水管至出水口高度为 5.1m ，塔内水流速为 V=0.05m/s ，经计算在塔内淋水时间为 102s ，在这段时间内，循环流量为 14m 3 ，一般情况下，冷却塔集水盘可提供 8m 3 调节水量，其余 6m 3 水量要求补水在 1.7min 内补充，补充水管管径只有 DN50 ，不能在短时满足补水要求，这样必将造成集水盘被抽空，通常解决办法采用快速补水管补水，快速补水管管径需要 DN200 ，流速为 1.92m /s ，但是这么大的快速补水管，并且需要瞬时提 供这么大的水量，一般难以实现。冷却塔一般放在裙房顶或主楼屋顶，市政自来水无论从水量水压上均难以满足要求，如果采用加压补水，系统将会变得更复杂，且 操作不便，也非常不经济。对于办公楼、商业建筑等空调，一般为白天运行，夜间停机，这样必将造成每天开机时，出现集水盘被抽空，停机时出现溢水现象。因 此，根据上述分析及使用单位的反馈意见，我们在设计时，除一些小型塔采用加深水盘外，均另设集水池。集水池做法如图 1 。

三、循环冷却水系统的水质处理

对 于开式冷却循环水系统，冷却水吸收热量后，与空气接触， CO 2 逸入空气中，水中溶解氧和浊度增加，造成冷却循环水系统有 4 大问题：腐蚀、结垢、菌藻滋生及污泥。如果不对水质进行处理将严重损坏制冷设备，大幅度降低热交换效率，造成能源的浪费。因此，对系统水进行缓蚀、阻垢、 杀菌灭藻处理是十分必要的。

目前，对冷却循环水进行处理分为物理法和化学法两种。

物 理法主要采用：静电水处理仪，电子水处理器，内磁式水处理器进行处理。对于民用建筑空调冷却循环水系统，循环水量不大，一般采用物理法。物理法处理设备简 单，便于操作、运行费用低，并且具有除垢、缓蚀、灭藻综合作用。但是，如果选用、安装不当或者维护跟不上，其效果将大大降低。

表 1 各种水处理器适应条件

参数类型	电子水处理器	静电水处理仪	内磁水处理器
水温	≤ 105 ℃	≤ 80 ℃	≤ 80 ℃
流速	/	/	1.5~3.5m/s
适用水质	总硬度 ≤ 550mg/l(CaCO 3 )	总硬度 ≤ 700mg/l(CaCO 3 )	含盐量＜ 3000mg/l PH 为 7.5~11

由 于三种处理器内部结构不同，其使用条件也不一样，静电除垢仪的阳极耐磨损、不沾附，可以用于水质总硬度较高的系统，电子水处理器发射极（阳极）表面的保护 膜易被磨损，易粘附污物，只能用于低硬度的清水系统。对于循环水系统而言，这里提的硬度是指系统的循环水硬度，而不是补充水硬度。内磁式水处理器适用水质 的指标是含盐量，一般情况下，自来水的总含盐量不会超过 1000mg/l ，作为循环水的含盐量，也不会超过 3000mg/l 。

无 论是静电除垢仪、电子水处理器、还是内磁式水处理器，一般只适用于产生碳酸盐垢型的水质，当水中的主要结垢成份是硅酸盐垢时，不宜使用。静电水处理仪和电 子水处理器一般均需垂直安装，进水口在下，出水口在上。为了避免在壳体内产生泥沙或杂物的淤积，不可水平安装。内磁式水处理器则不然，可任意角度安装。这 两种设备距较大容量电器 (>20KW) 的最小间距为 5~6m ，如无法满足时，则应在中间设置屏蔽和接地装置。内磁式水处理器已考虑了磁屏蔽问题，因此不受用电设备限制。

要 保证静电除垢仪和电子水处理器的处理效果，在水通过设备时 ，必须有一定的停留时间，并且当实际使用水量在设备的额定处理水量的 20%~30% 范围内上下浮动时，一般不影响处理效果。因此，该两种设备可装在两台并联水泵或换热器等的出水干管上，但当循环水和补充水分开流入系统时，则在循环水和补 充水管道上需分别设置静电水处理仪和电子水处理器。

内磁式水处 理器产生防除垢作用是基于通过他的水在垂直方向切割了磁力线，对流过它的水有一个流速要求，最慢不能低于 1.5m/s ，且流速越快越好。故在选内磁式水处理器时 ，一定要在设备的流量范围内选，不要选过大规格的设备，在具体使用场合，不要两台、三台水泵或加热器合用一台内磁式水处理器，以防在每台水泵或水加热器单 独使用时，设备内因流速达不到 1.5m/s 而影响处理效果。

采 用物理法进行水质处理，必须考虑排污，无论是安装静电水处理仪、电子水处理器，还是使用内磁式水处理器的水系统，都要做好排污这一环节。对于冷却循环水系 统，可进行连续排污，连续排污的量控制在循环水量的 0.5~1.0% 左右。若是新安装的水系统或已完全除垢的系统，也可每一至两周排污一次的方法。

冷却循环水水质处理除了上述物理法外，还有化学法。化学法有投加水质稳定剂法和离子交换法。

投 加水质稳定剂法是向循环水中投加具有阻垢、缓蚀、杀菌、灭藻作用的水质稳定剂，而对循环水进行处理。投加的水质稳定剂配方，一般需进行水质分析，并通过动 态模拟方式确定。同时需要注意其缓蚀、阻垢、灭菌、防藻的协同效果。如果水质稳定剂配方选择不当，将造成顾此失彼。对于空调冷却循环水来说，此方法技术要 求较高，操作、管理麻烦，工程中很少采用。

对于补充水硬度较高的情况，可采用离子交换法对补充水进行软化处理。设计时一般选用全自动软水器，对补充水进行软化处理。全自动软水器操作、管理方便，适宜于民用建筑空调冷却循环水采用。

四、结语

民 用建筑空调冷却循环水系统设计，应注重冷却水量与空调制冷量相吻合。设计时，适当放大冷却塔型号，降低冷却后水温，可以使制冷机工作高效，从而降低空调制 冷系统的能耗。为了使冷却循环水系统启动、停机时运行顺利，操作简便，冷却塔宜设专用集水池。冷却循环水应根据不同水质条件，选择不同的水质处理方法。设 计人员只有充分认识上述问题，才能获得满意的设计效果。