冷却塔是一种水与空气进行热交换的设备。它主要由风机、电机、填料、水播系统、塔体、水盘等组成。热交换主要是在风扇的作用下，低温空气与馅料中的水进行比较，降低水温。

冷却塔及用水量分析；

在冷却塔的水气热交换中，水蒸发吸收的潜热和湿空气加热吸收的显热是冷却水温降低的原因。根据热平衡原理：

q=rICCLT，Kcal/h

或者Q=LO(t1-t2)，千卡/小时(2)

其中，Q:冷却水释放的热量为冷却水塔的热负荷或冷却能力；

r:水的蒸发潜热，千卡/小时；

I:水的蒸发量kg/h；

c:空气的比热，千卡/千克。;

CL:空气质量流量Kg/h

=T2-T1:空气通过水塔的温升，;

LO:冷却水的质量流量，kg/h；

T1-t2:冷却水与塔的温差，。

众所周知，水的蒸发潜热很大(约2427.9KJ/KG或580Kcal/KG)，而空气的比热很小(0.2Kcal/kg)。所以在两种传热方式中，尤其是气候温度比较高的时候，水蒸发吸收的热量是冷却水的主要原因，而水和空气的温差是次要的。通常情况下，水的蒸发吸热占总散热量的75~80%，温差传热占20~25%，这个比例可以用来估算水塔的空气消耗量。然而，事实上并非如此。许多数据表明，实测数据也证实了水分蒸发吸收的热量随气候条件变化明显，高的超过95%，低的不到75%。知道了冷却水塔的工作原理，计算用水量就不难了。

冷却水的部分蒸发：水的部分蒸发导致冷却水的消耗是正常的，也是必要的。它的消耗不仅与冷却水本身的质量、流量和冷却范围(即热负荷)有关，还与进入塔内的空气的温度(包括干球温度和湿球温度)和质量流量有关。为了给用户提供更可靠的蒸发数据，在收集和分析相关数据的基础上，采用实验方法进行验证，实测数据采用以下公式计算：-

式中：E:水的蒸发百分率，%;

g:空气的质量流量kg/h或kg/min；

l:冷却水的质量流量，kg/h或l/min；

X2-X1:空气出塔和入塔时的含湿量kg/kg；

下表列出了收集的文献数据和测量数据。不难看出，文献值的平均值与实测值非常接近。因此，对于冷却幅度为5(或9 F)的标准冷却塔，按照0.83%冷却水或0.166%冷却水/1(或0.088%冷却水/1 F)估算水的蒸发损失是可靠合理的。

正常运行期间冷却水塔的蒸发

注：冷却塔适用于标准设计条件：37/32/28。

美国冷却水塔协会

ASHRAE:美国供暖、制冷和空调工程师协会

NARKET:美国一家大型冷却塔制造商

SHINWA:日本的大型冷却塔工厂

e:水的蒸发量，1/min；

l:冷却水量，l/min；

e:水的蒸发百分率，%;

r:冷却水温度降低幅度,；

r:每降低1摄氏度()，水蒸发的百分比，%L/()。

冷却水适当放空：为保证冷却水水质符合国家环保要求，允许放空一定比例的冷却水，以便补充和更新。通常放空量控制在总冷却水量的0.3%，放空量也可由用户根据环保技术规范自行确定。

如何采取积极有效的措施抑制肺相容菌的滋生繁殖，综合国内外相关文献介绍的方法，大致如下：

A.定期向冷却塔循环水中投加消毒剂(杀菌)。

b、冷却塔应定期检查水质，定期清洗和换水。

C.降低冷却水的富营养化程度——即提供更大比例的补给水。相关资料表明，当补给水量占总量的4%时，仍可检出肺相容菌。不言而喻，为了防止肺部相容细菌的生长，化妆水应该大于总量的4%。其实以上措施都很简单可行，但也很有效。值得注意的是，应界定、实施和坚持这一制度。

浮水量损失：这是一种非正常用水量，也是衡量一个冷却水塔技术性能的指标之一。通常情况下，浮失水量应控制在总冷却水量的0.2%以下。其大小与水塔的结构(是否采用除水设备)、风机的性能(包括风量、风压、叶片角度的调整及其匹配)、水泵的匹配以及水塔的安装质量有关。

综上所述，冷却水塔正常运行时，补充水量为总水量的1.3%。(设计上建议提高到2.5%，如果考虑到对肺部亲和菌的抑制，应该大于4%。)

冷却塔的选型计算：

现在国际上普遍使用水吨的单位。计算选型方便，冷却塔选型应留有20%左右的余量。(简单计算方法)

以日立RCU120SY2为例：

冷凝：37，蒸发：7；

蒸发器：q蒸=316000Kcal/h，q蒸=63.2 m3/h；

冷凝器：q cooling=393000 kcal/h，q cooling=78.6 m3/h；

这些可以在日立的样本手册中找到。

冷却塔：78.61.2=94.32 m3/h(每小时水流量)；

选用水泵时，100吨水中应留有10%的余量，扬程较低时可选用管道泵，扬程较高时选用IS泵。

1001.1=110吨水/小时，可由管道泵GD125-20满足；

当只知道蒸发器Q=316000 kcal/h时，所需冷却塔可由下式计算：3160001.25(定值)=395000 kcal/h，1.25-冷凝器负荷系数；

3950005=79000kg/h=79 m3/h；791.2(余量)=94.8m3/h(冷却塔水流量)

(电制冷主机——通式：台数27001.21.255000或冷吨30241.21.255000=冷却塔水流量m3/h)。

民用空调冷却循环水系统的冷却塔一般采用定型产品。目前市场上主要有逆流式冷却塔和横流式冷却塔两种。逆流式冷却塔底部有进风口，冷却水与空气逆流接触，热交换率高。在循环水量和体积系数xv相同的情况下，填料体积比横流式冷却塔少15%~20%左右，因此逆流式冷却塔体积小，占地少。因为水蒸气逆向流动，风阻大。为了减少进风阻力，往往需要提高的进风高度来降低进风速度，所以塔体较高。横流式冷却塔两侧进风口，填料高度接近塔高，气流无阻力，维护方便，高度低于逆流式塔，结构稳定性好，有利于建筑立面布局和外观要求。对于小流量循环系统，首选逆流冷却塔。对于大流量循环系统，可采用横流式冷却塔。

民用建筑对环境要求高，冷却塔应远离防噪声要求高的场所布置，并选择超低噪声冷却塔。对于高级酒店、别墅、医院、疗养院等建筑，对防噪声的要求更高。此时应进行特殊的隔音处理，如设置隔音帘、轻质隔音导墙等。

噪声：冷却塔的噪声等级为低噪声型和超低噪声型。噪声指标应符合国家标准GB/T7190.1-2008 《玻璃纤维增强塑料冷却塔 第1部分：中小型玻璃纤维增强塑料冷却塔》。

循环水泵的并联设计

1.并联运行循环水泵的特性

当泵并联运行时，单个泵的出水量将会减少。随着并联工作的水泵数量的增加，单台水泵的出水量下降会更加严重。具体来说，在泵型号相同的情况下，当一台泵的流量为Q=100m3/h时，两台泵并联运行时，总流量为Q=190m3/h，单台泵出水量减少5%；三台泵并联运行时，总流量Q=251m3/h，单台泵出水量下降16%；四台泵并联运行时，总流量Q=284m3/h，单台泵出水量下降29%；5台泵并联运行时，总流量Q=300m3/h，单台泵出水量下降40%。这就是水泵并联运行的特点。

2.循环水泵的并联设计

由于空调系统负荷随季节、昼夜、建筑功能和用户变化很大，冷水机组的工况也千变万化。为了与冷水机组的工况保持一致，在实际工程设计中，循环水泵和冷却塔往往与冷水机组一一对应配置。由于水泵并联运行的特点，当冷水机组工况发生变化时，系统的循环流量和每台循环水泵的流量都会发生较大的变化。为方便讨论，我们将按照设置三台冷水机组、三台循环泵、三台冷却塔的情况进行讨论。假设总循环流量Q=1500m3/h，冷却循环水系统布水均匀，则所有工况下每台循环水泵的流量为500m3/h。当只有一台冷水机组和一台循环水泵运行时，并联运行变为单运行，流量增加1.19倍，即流量从500m3/h增加到595m3/h，即通过冷却塔的循环水量也增加1.19倍，冷却水量增加到595m3/h，如果冷却塔按总循环流量的1/3选择，即冷却水500m3/h， 很明显所选冷却塔的冷却能力明显不足，导致冷却塔出水温度偏高，最终导致冷水机组过热停机。

因此，冷却塔的冷却效能不应因水量的变化而降低，既要满足所有工况和泵并联运行时的循环水量，又要满足单台机组、单台泵运行时增加的循环水量。因此，我们在选择冷却塔时，要通过水泵单独运行时的流量来确定冷却塔的冷却水量，再通过并联运行时单台水泵的出水量来校核冷却塔的配水系统。如果循环水量小于冷却塔额定循环水量的80%，说明冷却塔配水系统已经不能满足当前工况，应该重新设计。当有四台及四台以上冷水机组和冷却循环水泵时，每台水泵的出水量小于冷却塔额定循环水量的80%，导致冷却塔和循环水系统无法正常工作。此时可以在冷却塔的进水管上适当设置一个流量控制阀，将进水水量控制在设备允许的范围内。

此外，由于冷却塔受相邻冷却塔、建筑物侧壁和广告牌的湿空气回流的影响，冷却塔的冷却效果达不到设计要求。因此，冷却塔在选型时应适当加大。一般可按冷却循环水的115% ~ 120%选择。

根据02S10 《中小型冷却塔选用及安装总说明》，通常：

冷却塔的标准设计条件：入口温度t1=37，出口温度t2=32，设计温差t=5，湿球温度=28，干球温度=31.5，大气压P=99.4 kPa

单塔名义冷却水量Q=100 ~ 800 m3/h(部分塔型高达1000 m3/h)；

阻燃性能：玻璃钢塔和填料的氧指数不得低于28，均为阻燃。

冷却塔和系统控制的选择：

设计师应根据以下标准选择这种类型的冷却塔

一般冷却塔不用于设备，冷却塔数量应与其所服务的空调系统制冷机组数量相匹配。

根据环境的噪声要求，选择低噪声或超低噪声冷却塔。

冷却塔的入口压力要满足所选塔形的要求，循环水泵的扬程不能太高，否则容易出现浮水。

对于冷月平均气温低于-8的地区，需要在冬季运行的空调系统，应特别说明冷却塔的选择和订购，以便厂家采取必要的防冻措施。

冷却幅度t和近似值A对塔容量的影响：

有两项，现定义如下：冷振幅 T: t:t=t1-t2。

T1-入口温度，t2-出口温度。

等于冷却水塔进出口的温差，表示冷却水通过水塔后的冷却范围(简称t)。t的值由用户要求规定，但如果确定了一个水塔的热负荷和水流量，其大小也就确定了。

近似度a: a=T2-tw2

Tw2-空气湿球温度，等于冷却塔出水温度与空气湿球温度的温差，表示出水温度接近湿球温度的程度，简称接近度A。当冷却塔的热负荷、水流量和空气入口条件确定时，近似度A是塔容量的函数。容量较大的水塔可以得到较小的A值，即出水温度越接近湿球温度。这里用t和A的定义来说明几件事。

1.冷却塔的出口温度可以低于32吗，比如30或者25。像一般用于冷却的热交换器一样，近似值A是热交换器冷端的温差。因此，冷却塔的出口温度只能接近空气的湿球温度，而不能等于或低于湿球温度。否则不仅散热面要无限大，结构上还要采取很多复杂的技术措施。基于以上，冷却塔选择A3较为合适(CTI推荐：At=5O或F2.8)。由此可以推断，如果空气湿球温度tW2=27，有可能冷却塔出水温度t2=30，但t=25达不到。但如果TW2 <25，T2 > 25又成为可能。有没有可能和气候条件有关。因此，不同国家和地区的冷却水塔的设计条件是不同的。如果一个国家跨越不同的温区，在相关标准中会规定一个标准设计工况(中国标准是28湿球温度)，在不同湿球温度的地区使用时需要换算。

2.当相同的水量，相同的湿球温度，不同的进出水温度保持在相同的t(进出水温差)值时，塔的选择能力是否相同？回答：没有！

有人提出，如果水量相同，湿球温度相同(如27)，冷却幅度t值相同(t=5)，但进、出水温度分别为37/32和35/30，所选塔容量是否相同？

对于上述条件，虽然塔的热负荷相同，但根据CTI推荐方法计算表明，当工况为35/30/27与37/32/27相比时，所选塔的容量应增加1.45倍。这是因为第二组条件A=3(30-27)的近似程度小，要加大散热面。

其他注意事项：

1.集水池的设计

民用建筑空调的冷却循环水系统一般不设集水池，而是采用带有加大集水盘的冷却塔。一般冷却塔集水盘的有效水深为300mm~400mm，加深集水盘的有效水深为500mm~600mm。当冷却循环水系统启动时，冷却塔的配水管和填料上的附着水无法补充到集水盘中。由于循环水泵的抽水作用，集水盘中的水被迅速抽走，导致系统空气进入。此时水流状态是复杂的气液两相混流。由于水流掺气严重，容易造成水泵汽蚀，同时产生较大的水流噪声和喘振。停机时，配水管和填料上附着的水继续进入集水盘中，造成集水盘中的水溢出。因此，冷却塔应选择加大集水盘，同时适当加大冷却水回水联箱，一方面增加蓄水量；另一方面可以降低流量，减少掺气，消除水泵的汽蚀，减少水流的噪音和喘振。回水管流速可以控制在0.6m/s ~ 1.0m/s，回水管管径根据这个流速确定。

2.配水和回水管道的设计

循环水系统的配水管道和回水管道的设计也要合理。配水系统应配水均匀，避免近冷却塔水过多造成溢流，远冷却塔水过少造成缺水。如果配水管路因条件限制不能均匀配水，可在冷却塔进水管上设置流量控制阀，控制入塔水量平衡。

3.冷却塔风机的设计与选择

一天中的早、中、晚三个时段，气温从低到高再到低。由于冷却塔的选型是根据最大负荷来确定的，在没有负荷随动调节的控制系统的情况下，无论环境温度和用户负荷如何变化，冷却塔风机总是长时间固定在工频，全速运行，造成能源的巨大浪费。因此，降低冷却塔风机能耗对于节约能源、降低运行成本具有重要意义。

降低冷却塔风机能耗的最佳方案是控制风机转速，这可以通过变频调速技术来实现。控制原理是，根据环境温度的变化，温度传感器测量冷却塔的出口温度，然后转换成标准的电信号，送到风机控制柜的变频器。通过改变变频器的转速，可以改变风机的运行速度，从而达到风机节能的目的。变频技术不仅可以节约能源，还可以实现智能控制，延长设备使用寿命。如果变频器出现故障，转换开关可以切换到手动状态。双速风机也可以用于冷却塔风机，同样可以达到节能的目的。

圆形逆流冷却塔与方形横流冷却塔的比较：

圆形逆流冷却塔与方形横流冷却塔的比较：

圆形逆流冷却塔、横流冷却塔和方形逆流冷却塔对比表：

冷却塔的布局：

冷却塔应布置在建筑物最小频率风向的上风侧，其周围既要保证冷却塔排出的湿热空气不会被再次吸入冷却塔，又要留有足够的空间用于安装管道等附属设备和维修通道。除此之外，噪音、浮水等的影响。对建筑和周围环境也应加以考虑。

冷却塔(或塔排)与建筑物的距离以及多座冷却塔布置时的塔间距应符合下列要求：

冷却塔应布置成单排。当需要多排布置时，塔排之间的距离应保证空气进入

6)冷却塔风机采用变速电机。

7)冷却塔应设置在专用基础上，不得直接安装在楼板或屋面板上。

冷却塔的安装

冷却塔基础预埋钢板的位置应准确，每个预埋钢板基础的顶面标高应保持在同一水平线上。标高允许误差应控制在1mm以内，中心距允许偏差为2mm。

冷却塔的进水管、出水管和补给水管应分别提供管道支架，以避免将管道重量转移到塔上。

冷却塔安装和维护期间，严禁在塔上使用电、气焊等明火。如需明火，应采取相应的安全措施。

冷却塔组装就位后，基础预埋钢板与冷却塔立柱底板应采用螺栓连接或焊接。

安装在建筑物屋顶上的冷却塔，应当按照建筑物的防雷分类进行防雷处理。冷却塔上电气设备的外露导电部分应可靠接地。

冷却塔的操作和控制：

建筑空调冷冻水和冷却水系统的自动控制(电气联锁)和手动控制应遵循以下原则：

1.启动顺序：

2.关机顺序：

延时启动(或停止)时间可为5 ~ 60s，可在系统调试时根据需要现场设定。

保护：水泵启动后，水流开关检测水流状态。万一停水，备用泵将自动投入运行。当没有备用泵时，制冷机组将自动停止。水流开关弱电单元将分别设置各制冷单元的冷冻水和冷却水出水管。

鉴于不同厂家制冷机组的产品控制原理不同，设计人员可以根据机组的具体要求进行调整。

冷却塔应配备一个电源开关，用于现场手动控制风扇。手动开关切断后，冷却塔风机不能在机房内远程启动。

当建筑物设有楼宇自动控制系统(BAS)时，循环冷却水系统应纳入自动控制范围。

循环冷却水的水质稳定处理：

循环冷却水系统的设计浓缩倍率宜为2.5 ~ 4，系统的水质控制指标可参考《工业循环冷却水处理设计规范》 GB/T50050-2017。

建筑空调系统循环冷却水的水质稳定处理应与水质相结合，合理选择处理方法和设备。一般可采取阻垢缓蚀、杀菌灭藻、旁通过滤等措施。

循环冷却水水质稳定，应采用阿勇化学处理方法。物理处理方法(如电子、静电、内磁水处理装置等。)也可在证明能保证水质稳定处理效果时采用。

过滤去除悬浮物时，旁路过滤量应为系统循环水量的1% ~ 5%，下限用于循环水量大的系统，上限用于循环水量小的系统。

循环水可以是城市自来水、建筑中水或相同水质标准的水。

对于循环冷却水用量大的系统和有条件的地区，应由专业的水处理公司对系统水质进行动态模拟试验，确定药剂的种类和用量，并提供跟踪服务。

本文相关课件选自彭建明，《谈冷却塔设计选型》和马里冷却塔设计与选型资料，来自互联网。暖通空调南方有限公司