Руководство по выбору охлаждающей башни: всесторонний анализ от принципов до практики

Охлаждающие башни служат критическим оборудованием в промышленных производственных и строительных системах кондиционирования воздуха, при этом их выбор напрямую влияет на энергоэффективность системы, эксплуатационную стабильность и долгосрочную экономику. В этой статье систематически вводится основные элементы выбора охлаждающей башни, включая сравнения типов охлаждающих башней, ключевые моменты теплового расчета, соображения для факторов окружающей среды, критерии отбора материалов и методов экономической оценки, помогая инженерным специалистам в принятии научных и рациональных решений о отборе.

I. Анализ типов охлаждающей башни и сценариев применения

Вначале выбор охлаждающих башен требует понимания характеристик и сценариев применения разных типов. Основные охлаждающие башни на рынке можно разделить на три категории: противоположные, поперечные и закрытые охлаждающие башни, каждая из которых имеет различные особенности в структурных принципах, эффективности энергоэффективности и требованиях к обслуживанию.

1. Охлаждающие башни с потоком

Охлаждающая башня противостояния принимает конструкцию воздуха и воды, текущей в противоположных направлениях, что имеет преимущества высокой эффективности теплопередачи и небольшого места. Его типичная структура включает в себя нижний воздушный вход, средний слой упаковки, верхний вентилятор и систему распределения воды. Горячий воздух естественным образом поднимается и полностью контакты с падающими каплями воды, достигая эффективного теплообмена. Этот тип охлаждающей башни особенно подходит для промышленных мест с ограниченным пространством, таким как нефтехимические растения, электростанции и т. Д., С объемом обработки обычно от 100 до 4000 м ⊃3;/h. Недостатком охлаждающей башни для противодействия является то, что система распределения воды является относительно сложной, что требует высокого качества воды, а вентилятор расположен в верхней части башни, что делает техническое обслуживание относительно неудобным.

2. Охлаждающиеся башни с покрытием

Характеризуясь по горизонтали воздуха по вертикально падающим водяным пленкам, охлаждающие башни поперечного потока полагаются на гравитацию для распределения воды, что устраняет необходимость в соплах под давлением. Эта структура обеспечивает равномерное распределение воды, низкое сопротивление системной сопротивления и низкий эксплуатационный шум, что делает его идеальным для чувствительных к шуму городских коммерческих зданий, таких как отели, больницы и офисные здания. Типичная пропускная способность перекрестных башен составляет 50-2000 мл;/ч. Их открытая конструкция облегчает техническое обслуживание и проверку, но они, как правило, занимают на 20-30% больше напольных помещений, чем столовые башни одной и той же мощности, с немного более низкой эффективностью теплообмена из-за более короткого времени контакта с воздушной водой.

3. Охлаждающие башни с закрытыми кругами (испарительные конденсаторы)

Изолируя жидкости из охлаждающей воды через катушки, охлаждающие башни с закрытым цирком полностью избегают перекрестного загрязнения качества воды. Этот дизайн делает их идеальными для точных отраслей промышленности (таких как полупроводники и фармацевтические препараты) и чистых систем кондиционирования воздуха. Несмотря на то, что башни с замкнутым кругом имеют более высокие первоначальные инвестиции (на 40-60% дороже, чем открытые башни), они значительно снижают затраты на очистку воды и частоту технического обслуживания, демонстрируя выдающуюся долгосрочную эксплуатационную экономику. Типичные приложения включают в себя системы охлаждения лазерного оборудования и резервного охлаждения центра обработки данных.

4. Специальные варианты дизайна для уникальных сценариев:

• Охлаждающие башни для преобразования частоты: отрегулируйте скорость вентилятора, чтобы соответствовать изменениям нагрузки со значительной экономией энергии (до 30%), подходящими для систем с колеблющимися нагрузками.

• Тихий охлаждающий башни: примите вентиляторы с низким уровнем скорости и специальные звукоизоляционные конструкции, контролируя шум ниже 60 дБ (A), подходящие для жилых районов.

• Охлаждающие башни против загребения: оснащены электрическими нагревателями и системами циркуляции, подходящими для зимней работы в холодных северных регионах.

  
  

II Методы теплового расчета и определения пропускной способности

Ядро выбора охлаждающей башни заключается в точном расчете требуемой пропускной способности охлаждения, которая выполняется с помощью систематических тепловых вычислений. Охлаждающая способность обычно выражается в 'холодильных точках ' (RT), где 1RT равно 3,517 кВт охлаждающей способности. Процесс расчета объединяет три ключевых элемента: системная тепловая нагрузка, разница в температуре проектирования и локальные метеорологические параметры.

1. Определение тепловой нагрузки

Основа расчетов варьируется в зависимости от сценария применения:

• Системы кондиционирования воздуха: Q = G × ρ × CP × ΔT

(Q: Тепловая нагрузка в кВт; g: объем циркулирующей воды в m³/h; ρ: плотность воды в кг/м .3 ;; cp: удельная теплоемкость в кДж/(кг · ℃); ΔT: разница в температуре воды в входе в ℃)

2. Типичная разница температур для систем кондиционирования воздуха составляет 5 ℃, в то время как промышленным системам может потребоваться 8-15 ℃ на основе требований процесса:

• Промышленное оборудование: См. Образное тепловое рассеяние оборудования или получение с помощью фактических измерений.

• Силовая отрасль: обычно оценивают спрос на охлаждение как 1,5-2% объема выхлопных газов турбины.

3. Параметры состояния дизайна

Ключевые параметры значительно влияют на результаты расчета:

• Температура влажной лампы: принять местную летнюю конструкцию кондиционирования воздуха температура влажной луковицы, от 24 до 28 ℃ в крупных китайских городах.

• Входная/выходная температура воды: 37/32 ℃ ​​для систем кондиционирования воздуха и, возможно, 40/30 ℃ для промышленных систем.

• Подход (разница между температурой холодной воды и температурой влажной луковицы): обычно не менее 2,5-3 ℃; Более высокие требования приводят к большему оборудованию.

4. Практическое расчет

Центр обработки данных в Шэньчжэне должен охладить тепловую нагрузку мощностью 500 кВт в условиях проектирования 35/30 ℃, с локальной конструктивной температурой влажной лампы 27 ℃:

（1) Расчет объема воды: g = q/(ρ × cp × Δt) = 500/(1 × 4,18 × 5) = 23,9m³/h

（2) Преобразование в тонны охлаждения: 500/3,517 = 142RT

（3) См. Кривые производительности на основе температуры влажной луковицы 27 ℃ и подхода 3 ℃ (30-27), необходимо определить охлаждающую башню 160RT (учитывая 10-15% маржину).

5. Факторы коррекции пропускной способности

（1) Коррекция высоты: охлаждающая способность уменьшается примерно на 3% на каждые 300 -метровое увеличение высоты.

（2) Нестандартная коррекция условия: корректируйте с коэффициентами коррекции, предоставленными производителями, когда фактические рабочие параметры отличаются от проектирования.

（3) Будущее рассмотрение расширения: обычно резервируйте 10-20% емкости.

Iii. Оценка факторов окружающей среды и условий установки

Производительность охлаждающей башни тесно связана с средой установки, а научная оценка сайтов может избежать эксплуатационных проблем. Экологические соображения должны включать метеорологические условия, пространственные ограничения и окружающие чувствительные точки.

1. Метеорологические параметры

• Температура влажной лампы: определяет предел охлаждения, требующий использования экстремальных значений, по крайней мере, 10-летнего периода возврата.

• Температура сухой луковицы: влияет на испарение, требуя увеличения потока воды или площади рассеивания тепла в высокотемпературных средах.

• Диаграмма розы ветра: направляет выбор ориентации на входе воздуха, чтобы избежать циркуляции короткого замыкания.

• Экстремальная зимняя низкая температура: области с температурой ниже -5 ℃ требуют конструкций против заполнения, таких как электрическая трассировка.

2. Космический макет

• Пространство на полу: башни с поперечным потоком нуждаются в большем планарном пространстве, в то время как башни для противостояния могут использовать высоту.

• Расстояние между установкой: поддерживайте по меньшей мере в 1 раза ширину башни между башнями и не менее чем в 2 м от стен.

• Условия вентиляции: избегайте застойных воздушных зон, а верхний выхлоп не должен непосредственно противостоять зданиям или препятствиям.

• Нагрузка на нагрузку: Установка крыши требует проверки конструкционной нагрузки, причем полный вес воды достигает 1,5-2 тонны/M⊃2;.

3. Экологическая чувствительность

• Ограничение шума: жилые районы обычно требуют ≤55 дБ (а) ночью, что требует низкоскоростных вентиляторов или глушителей.

• Контроль дрейфа: чувствительные области требуют скорости дрейфа <0,001%, что требует высокоэффективных дрейфовых элиминаторов.

• Требования к внешнему виду: Коммерческие здания могут указывать цвета или формы для координации с архитектурными стилями.

4. Условия качества воды

• Твердость воды: высокая твердость воды (> 300 мг/л) подвержена масштабированию, требуя увеличения продувки или смягчения обработки.

• Содержание хлорида: выберите материалы из нержавеющей стали или FR

• Подвесные твердые вещества: Песчаные области нуждаются в фильтрах, чтобы предотвратить блокировку упаковки.

IV Ключевой компонент и критерии выбора материала

Конфигурация материала охлаждающих башен напрямую влияет на срок службы оборудования и частоту обслуживания. Отбор должен сбалансировать бюджет, качество воды и ожидаемый срок службы. Современные компоненты охлаждающей башни включают в себя оболочку, упаковку, конструкционные детали и водяную кастрюлю, каждый с различными вариантами материала.

1. Материалы оболочки

• Пластик с стекловолокном (FRP): основной выбор, устойчивый к коррозии, легкий и гибкий в моделировании, с сроком службы 10-15 лет.

• Гальванизированная стальная пластина: более низкая стоимость, но умеренная коррозионная стойкость, требующая регулярного технического обслуживания, подходящего для сухих мест.

• Нержавеющая сталь: вариант премиум-класса, особенно для прибрежных сред, но в 2-3 раза больше цены FRP.

• Бетон: используется для сверхуровневых промышленных охлаждающих башни, с высокой начальной стоимостью, но сроком службы до 30 лет.

2. Выбор упаковки

• Наполнитель пленки из ПВХ: наиболее распространенная, с большой зоной теплообмена (250-350 м ⊃2;/м ⊃3;), низкая цена, но не высокая температурная сопротивление (≤ 60 ℃)

• Упаковка PP Honeycomb: лучшая температурная устойчивость (до 80 ℃), с превосходными антивозрастными свойствами по сравнению с ПВХ.

• Древесная упаковка: традиционный выбор, естественно устойчивый к коррозии, но склонной к росту микробного состава, что требует высокого обслуживания.

• Упаковка из нержавеющей стали: используется в высокотемпературной (> 80 ℃) или коррозийной среде, в 5-8 раз больше стоимости ПВХ.

3. Структурные компонентные материалы

• Вентилятор: лезвия алюминиевого сплава + углеродная стальная концентратор - экономичный выбор; Установка из нержавеющей стали.

• Система трансмиссии: редукторы передач имеют более длительные интервалы технического обслуживания, чем ременные приводы, но стоят на 30-40% больше.

• Водяная кастрюля: FRP Огромное формование предлагает хорошую профилактику утечки, в то время как нержавеющая сталь облегчает чистку, но стоит дороже.

• Застежки: 304 нержавеющая сталь является стандартной, с 316 нержавеющей стали для прибрежных районов.

4. Антикоррозионная дизайн

• Гальванизированная толщина слоя: горячее оцинкование для структурных частей должно быть ≥80 мкм.

• Обработка сварки: все сварные детали требуют вторичной антикоррозионной обработки.

• Защита болта: используйте нейлоновые гайки или нанесите смазку против роста.

• Изоляция фундамента: Установите резиновые прокладки между башней и бетонной основой для предотвращения электрохимической коррозии.

• Ежегодная экономия: (50-40) × 6000 × 0,8 = 48 000 юаней

• Период окупаемости за разницу в ценах: (30-25) /4,8 ≈ 1,04 года

• Общая экономия за 10 лет: 4,8 × 10- (30-25) = 430 000 юаней

V. Предложения по процессу отбора и этапам реализации

Выбор научных охлаждающих башен должен следовать систематическому процессу принятия решений, который, как правило, включает в себя шесть ключевых шагов от анализа требований до окончательных закупок, чтобы гарантировать, что важные соображения не упускаются из виду. Ниже приведено рекомендуемый стандартизированный процесс отбора и точки реализации.

Шаг 1: Базовый сбор данных

· Четко идентифицировать целевые показатели охлаждения: системы кондиционирования воздуха, промышленное оборудование или наборы генераторов

· Определить тепло нагрузку: Получить точные значения с помощью расчетов или параметров оборудования

· Соберите метеорологические данные: проектирование температуры влажной луковицы, экстремальная температура и т. Д.

· Измерение сайта: доступные размеры пространства, ограничения на нагрузку и т. Д.

· Отчет о качестве воды: значение pH, твердость, содержание ионов хлорида и т. Д.

Шаг 2: Предварительный скрининг типов

· Выберите Counterflow или Crossflow на основе пространственных ограничений

· Рассмотрим открытый или закрытый в соответствии с требованиями качества воды

· Оценить необходимость в бесшумном дизайне на основе ограничений на шум

· Определите тип системы передачи на основе возможностей обслуживания

Шаг 3: Расчет технического параметра

· Рассчитайте необходимую способность охлаждения (в тоннах)

· Определить условия конструкции (температура входа и выходов, близость)

· Выполнить высоту и коррекцию температуры

· Рассмотрим соответствующую маржу безопасности (10-15%)

Шаг 4: Сравните решения производителя

· Получить предложения не менее 3 квалифицированных поставщиков

· Сравните параметры ядра: объем воздуха, мощность, шум и т. Д.

· Убедитесь, что данные тестирования производительности соответствуют стандарту

· Оценить, соответствует ли специальный дизайн требованиями

Шаг 5: Экономическая оценка

· Рассчитайте первоначальные общие инвестиции

· Оценить ежегодную стоимость потребления эксплуатации энергии

· Прогнозируйте цикл замены и стоимость основных компонентов

· Провести анализ периода окупаемости инвестиций

Шаг 6: Окончательное решение и закупки

· Комплексные результаты технического и экономического анализа

· Подтвердите условия обслуживания после продажи

· Четко определить критерии принятия и методы тестирования производительности

· Подпишите официальный договор, который включает гарантийный период