浅析冷水机组运行中冷却水系统的重要性

蒋雪冬

摘 要：在中央空调系统中，冷却水的温度、水质直接影响冷水机组的运行工况和制冷效率。保证冷却水的水质，冷却塔的冷却度至关重要。同时做好对水质的保证以及冷却塔的正确操作使用，使冷水机组在正常工况下运行，也达到节能、降耗提高使用寿命的目的。本文重点论述了实际工作中冷却水系统的运行，操作及水质保持等。

关键词：冷水机组；冷却塔；冷却水

中图分类号：TU831 文献标识码：A

随着城市现代化的快速发展和人民生活水平的普遍提高，中央空调得到广泛的应用，操作人员要了解机组的工作原理和适应机组特点的操作程序。如冷水机组吸收的热量，通过冷却水经循环泵至冷塔散发；通常情况下冷却水温度的要求是进水温度为32℃，出水温度为37℃；在冷却水定值流量下，冷却塔的冷却度决定了冷却水的温度（不会低于环境湿球温度）；水质的质量对冷凝器换热有着重要影响，因此保证冷水机组的高效、安全运行，是每位操作及管理人员的重要职责。

一、现有冷却塔系统的操作及改进方案

冷却塔虽然是中央空调系统中的附属设备，但它却担负着向大气中散发整个系统所吸收的总热量的重要任务，对冷却塔的操作正确与否，直接关系到冷水机组的制冷效果和节能，冷却塔对冷却水的降温功能受室外空气、环境湿球温度的影响，所以需要采取一些调节措施。

1.冷却塔的操作及风机的自控调节

冷却塔为多台并联配置，冷水机组、冷却水泵、冷却塔，根据设计来匹配为一对一正常运行。夏季冷水机组运行时，自控转为夏季模式，主机负荷大，温度高，采用一机双塔四风机自控运行的状态。下面以AB两台冷却塔为例：

设冷却水满足68.6kPa，压力降流量为120kg/s，AB两台冷却塔同时工作，理论上进出AB塔的流量各为60kg/s，冷却塔出水达到设定温度28℃时，A塔双风机启动，由于B塔60kg/s的冷却水未被冷却（约80%为蒸发冷却），B塔未被冷却的60kg/s的水，与A塔被冷却的60kg/s的水混合后进入冷凝器，其水温比单独开A塔（指关闭B塔流水，120kg/s全部从A塔进入）要高2℃左右，这样，在A塔的冷却度未达到理想的冷却水的温度下，冷却塔出水温度达到30℃时，B塔双风机启动运行，达到冷却塔出水温度27℃时，B塔双风机停止运行（冷水机组24小时运行，上述现象晚间明显），如上运行模式，B塔风机启停频繁，冷凝温度在3℃左右频繁波动，冷却塔进出水电动阀门未进入自控系统，但可远程手动控制，随风机的启停开关水阀可对上述问题有所缓解，但会出现塔盘水位不正常，开启不及时现象。

根据现有条件，自控与远程手动相结合，合理调整冷却塔台数及风机的启停；加装变频设备，使冷塔不以加减风机台数调温，而是以风机的转数的调节得以理想的水温；目前的微电脑控制，只能控制机组的正常运行，起安全保护作用，方便操作，哪个控制冷冻水、冷却水的流量和压力降，不能为机组提供最佳、最节能的运行条件，由于人们对自控的依赖，忽略了根据工况的手动调节，人为地增加了机组的运行费用。

2.冷却塔空气的循环流动

由于环保意识的增强，对消声降噪的要求提高，冷塔安装环境的局限，部分冷却塔加装吸音板已达到降低噪声的作用，使冷却塔通风量不足，环境湿球温度提高，以某博物馆为例：冷却塔（逆流引风式）安装在楼体南侧顶部一凹面内，东西北据墙体两米，南面为开放通风，此安装位置已降低了冷却度，由于噪声原因，南门加装吸音导风板，顶部密封，在通风筒上部加装吸音导风板，问题只有在动起来才能看见？致使空气循环流动不畅，吸风量不足，排风阻力加大，吸排空气短路，热风在循环，冷凝温度提高3℃左右，使冷水机组偏离运行工况，冷凝温度对理论制冷循环制冷系数的影响见表1。

3.冷水机组的热交换过程

冷水机组热交换有4个過程：

①冷冻水与用冷场合的空气的热交换。

②冷冻水与机组蒸发器内制冷剂的热交换。

③冷却水与冷凝器制冷剂的热交换。

④冷却水在冷却塔与空气的热交换。

这些交换过程都离不开水的循环，可见水在冷水机组工作中的重要性。

二、冷却水进行水质处理的意义

1.中央空调循环冷却水系统的特点

冷却水在循环使用过程中不断蒸发浓缩，含盐量不断上升，为了不使含盐量无限制地升高，必须放掉一部分冷却水，同时补入新鲜水，前者称之为排污，后者称之为补水。含盐量上升后极易在热交换器的水侧形成水垢，垢的形成不仅使传热效率下降，制冷负荷增大，还会形成垢下腐蚀，造成水电浪费和缩短机组使用寿命。冷却水系统的另一个特点是保有水量小，极易浓缩，如掌握不好排污量和补水量，浓缩倍数波动较大，难以保证水处理效果。

2.中央空调冷却采用敞开式循环冷却系统存在的弊端

冷却水可以不断地循环使用，这虽然节约了水资源，但是它也存在一些弊端，主要有以下3点：

2.1 设备的结垢

无论是蒸发器还是冷凝器，吸收器，在使用一段时间以后，管壁上都会出现一层污垢，如果严重的话，就会影响到制冷的效果。如果发生在蒸发器铜管，会造成冷水温度将不下来。如果发生在冷凝器铜管，会影响冷剂水的生成。如果发生在吸收器铜管，会影响浓溶液吸收水蒸气的效果。总之无论发生在哪个部位都会影响到制冷的效果。而实际上往往不会只发生再某个部位，几个地方同时出现，这样影响就更大了。污垢通常用污垢系数来度量，污垢系数越大，则热阻越大，传热性能越差，机组制冷量越低。解决这个问题的办法一是根据水质定期加药，以此达到减缓水垢形成的目的。二是增加软化水的设备，去除水中的钙镁离子及硫酸根等，减小水的硬度，达到减缓水垢形成的目的。三是定期检查各个部位水垢形成的情况，然后采取物理或化学方法祛除水垢。以上几种方法单独或配合使用，均能达到一定的效果，提升直燃机组的制冷能力，污垢系数对制冷量的影响见表2。

2.2 金属的腐蚀

冷却水在循环运行过程中对机组，管壁有一个冲刷腐蚀；冷却水通过冷却塔自上往下散热降温水时；冷却水和空气充分接触，水中的溶解氧已达到饱和状态，在碳钢表面形成许多腐蚀微电池，因为微电池中阳极区的金属不断溶解而被腐蚀。另外，随着系统水的浓缩，盐分的增大，对机组及换热器管壁也会造成应力腐蚀。

2.3 菌类、藻类及黏泥对设备的腐蚀

在敞开式循环冷却水中由于有充足的溶解氧、足够的有机物和无机盐，温度一般都在25℃～40℃左右，这些有利的条件很适合一些藻类、菌类的繁殖生长。它们的滋生会产生生物垢黏泥。这些黏泥附着不但会使机器组散热的效率降低，而且会堵塞设备，更为甚者对机组产生点蚀，导致设备穿孔。

3.空调水处理投药的必要性

空调水处理投药的必要性主要有以下3点：

其一是延长管线和设备的使用寿命。如果在主要管线和设备上发生泄漏时，或在敷設管道上发生了泄漏，更换维修，不但要花费较大的费用，而且在实施时存在许多困难，空调系统水处理的必要性就在于使管线和设备达到设计的使用寿命。

其二是节能。当结垢和腐蚀产生绣垢堆积物，都会导致散热效率下降，为达到设定效果，必须加大能量消耗，同时还会造成缩短设备的使用寿命。在敞开式循环水系统中，采用水处理投药技术还会节省大量的补充水。

其三是创造稳定舒适的工作和生活环境，保证中央空调系统稳定正常运行。

4.冷却水的药剂浓缩度控制稳定的重要性

冷却水中缓蚀阻垢剂浓度的稳定性是确保冷却水投药水处理效果的一个重要因素，药剂浓度控制得不稳定，表现为日常监测冷却水中的药剂含量过低，或者过高。

4.1 药剂浓度过低

冷却水的药剂浓度过低，在药剂与冷却水中的结垢因子发生洛合反应后，出现反应后剩余的结垢因子继续游离于冷却水中，在冷却系统局部温度较高（如换热器中），结垢因子容易析出成水垢，附着在换热器内表面，影响机组的换热器效果。

4.2 药剂浓度过高

冷却水的药剂浓度过高，与结垢因子发生洛合反应后，剩余的药剂易发生水解反应，使药剂的缓蚀能力降低，阻垢作用消食，且易与水中的阳离子生成磷酸垢。同时，冷却水中含大量的磷物质，相当于为水中的微生物提供丰富的营养物质，使冷却水容易滋生细菌、藻类。

鉴于以上两点，我们在进行投药水处理时，投加缓蚀阻垢剂，必须定期监测水中的药剂浓度，发现药剂含量不再控制范围内时，及时做出调整，确保水处理达到最佳效果。

结论

通过对中央空调冷却水水质的保证及冷却塔水温的实时调节，管理人员要加强空调制冷理论和实际操作经验的学习和提高，以保证机组的正常运行和设备的使用效率，特别是对于国外进口的中央空调设备，由于自动化程度高，容易使人产生错觉，似乎有微电脑控制中心控制，只要按按电钮就可以顺利操作，从而忽视了节能操作技术的学习和提高，这应引起充分的重视。

参考文献

[1]金熙，等.工业水处理技术问答及常用数据[M].北京：化学工业出版社，1997：274-290.

[2]齐冬子.敞开式循环冷却水系统的化学处理[M].北京：化学工业出版社，2001，8-10，169-181，212.

[3]何耀东.空调用溴化锂吸收式制冷机[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.