循環(huán)水節(jié)能方案匯總
前 言
在工業(yè)企業(yè)、樓宇中央空調(diào)中，循環(huán)水的使用都相當(dāng)普遍。循環(huán)水的主要功能在于將生產(chǎn)設(shè)備、制冷設(shè)備的熱量換出并釋放，其工作的流程一般都不復(fù)雜，主要是先將冷水輸送到被冷卻的設(shè)備，循環(huán)過程中將熱量帶出來，并輸送到冷卻塔散熱，將水溫降低之后收集到水池中，如此不斷循環(huán)，過程中蒸發(fā)的水量通過自動補(bǔ)水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。在循環(huán)過程中，水泵是動力設(shè)備，冷卻塔是散熱設(shè)備。
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水泵：提供循環(huán)的動力
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冷卻塔及風(fēng)機(jī)：使熱量散發(fā)到空氣中
循環(huán)水系統(tǒng)在冶煉、化工、制藥、電子、紡織等產(chǎn)業(yè)居于重要位置，耗電量較大，在中央空調(diào)等領(lǐng)域，其能耗也占據(jù)較大比重，研究循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能對于企業(yè)和樓宇節(jié)電具有較大意義。
為了實現(xiàn)循環(huán)水節(jié)能，北京時代科儀新能源科技有限公司進(jìn)行了6年的研究和實踐。北京時代科儀新能源科技有限公司成立于2010，總部和研發(fā)中心位于北京市海淀區(qū)中關(guān)村科技園區(qū)上地信息產(chǎn)業(yè)基地。企業(yè)專注于節(jié)能產(chǎn)品的研發(fā)，是國家高新技術(shù)企業(yè)、國家軟件企業(yè)、國家創(chuàng)新基金資助企業(yè)、國家發(fā)改委備案的節(jié)能服務(wù)公司。
企業(yè)以技術(shù)創(chuàng)新作為核心工作和發(fā)展動力，研制了多項國內(nèi)外領(lǐng)先的獨創(chuàng)節(jié)能技術(shù)，申請發(fā)明專利6項，實用新型專利11項。公司涉及的節(jié)能產(chǎn)品主要包括：空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、電梯節(jié)能、并網(wǎng)逆變器等。主要應(yīng)用領(lǐng)域為：工業(yè)企業(yè)節(jié)電、大型公建系統(tǒng)的節(jié)電，提供一站式綜合節(jié)能服務(wù)。
企業(yè)的主營業(yè)務(wù)為：節(jié)能方案研發(fā)、節(jié)能產(chǎn)品生產(chǎn)、節(jié)能工程實施、節(jié)能項目服務(wù)。公司具有較強(qiáng)的節(jié)能項目實施經(jīng)驗，為中牧制藥、英利集團(tuán)、桐昆集團(tuán)、香飄飄、寶潔、天能電池、聯(lián)合特鋼、天津機(jī)場、外交部、湖州市政府大樓等實施了節(jié)能項目，效果顯著。并為清華大學(xué)、北京交通大學(xué)、中科院等高校和院所提供設(shè)備、技術(shù)服務(wù)，或具有合作關(guān)系。通過數(shù)年的發(fā)展，公司具備豐富的節(jié)能項目經(jīng)驗和項目實施能力。
企業(yè)成立以來，先后研制了電力并網(wǎng)逆變裝置、空壓機(jī)智能節(jié)能系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水智能節(jié)能系統(tǒng)、大型離心設(shè)備智能節(jié)能系統(tǒng)、污水處理廠綜合節(jié)能系統(tǒng)等節(jié)能產(chǎn)品，并申報了相關(guān)的專利和軟件著作權(quán)。，在相關(guān)領(lǐng)域獲得了一定的研究成果，具有相應(yīng)資質(zhì)，擁有獨立知識產(chǎn)權(quán)，既往項目業(yè)績突出。
本文將循環(huán)水節(jié)能相關(guān)技術(shù)進(jìn)行小結(jié)和匯總，以供參考。
一、循環(huán)水節(jié)能的理論基礎(chǔ)
循環(huán)水系統(tǒng)的能耗部件主要是水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)，此兩項以及工藝、氣候之間存在密切的關(guān)聯(lián)，因此分析難度較大。本章主要介紹基本理論，幫助對各種節(jié)能技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析。
1.1 水泵分析理論
水泵主要的分析理論在于水泵的兩條曲線，分別是性能曲線和效率曲線，由于水泵的真實表現(xiàn)主要受到揚(yáng)程影響，因此將性能曲線和效率曲線都以揚(yáng)程為自變量繪出，如下所示：
流量曲線 效率曲線
對于變速泵，遵循相似原理，曲線如下所示：
以上曲線，含有豐富的信息量，只要充分解讀，就能夠分析水泵的性能和節(jié)能潛力，北京時代科儀的工程師就是采用以上曲線充分挖掘，實現(xiàn)了諸多節(jié)能方法的分析過程。
1.2 系統(tǒng)運(yùn)行分析理論
循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行具有較多變量，如何準(zhǔn)確、快捷分析其節(jié)能潛力？北京時代科儀的工程師采用以下兩個基本公式對循環(huán)水進(jìn)行分析，獲得主要的節(jié)能潛力數(shù)據(jù)：
1.2.1 熱功率的傳遞公式
循環(huán)冷卻水的任務(wù)就是將熱量帶走并散發(fā)到空氣中去，因此帶走熱量就是循環(huán)冷卻水的任務(wù)，帶走的熱量按照熱功率來計算，那么熱功率為：
P=cQΔT
其中P為熱功率，c為水的比熱（常數(shù)），Q為水的流量，ΔT為出水和回水的溫差，等于進(jìn)入冷卻塔和流出冷卻塔的溫差。
此公式用于分析流量、溫差的相互關(guān)系，并考慮氣候?qū)ι岬挠绊懀鳛橹悄芑刂频幕A(chǔ)理論。
1.2.2 水泵功率的表達(dá)式
循環(huán)冷卻水的代價主要是電能的消耗、水的消耗、清洗維護(hù)成本等。
其中水泵電能消耗的為：
P功耗=Qh/η
其中P功耗為水泵的功耗，Q為流量，h為水泵的揚(yáng)程，η為水泵的效率。
從這個表達(dá)式，我們可以分析減小功耗的途徑是：
充分利用或者減小流量Q，
充分利用或者減小揚(yáng)程h，
提高泵的效率η。
北京時代科儀的工程師通過以上表達(dá)式，對節(jié)能方法進(jìn)行分析，以下進(jìn)行初步解釋：
流量Q：由于Q與溫差ΔT成反比，那么就應(yīng)該保證合理的溫差，根據(jù)氣候變化進(jìn)行準(zhǔn)確的流量調(diào)節(jié)，還要保證冷卻塔的散熱能力，保證水流進(jìn)入冷卻塔的均衡性，充分利用流量。
揚(yáng)程h：根據(jù)現(xiàn)場不同的特點，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)揚(yáng)程h使得運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，對于系統(tǒng)設(shè)計不合理的可進(jìn)行改進(jìn)，使得泵的入口存在較大揚(yáng)程從而減少對揚(yáng)程的需求，敞開閥門使得揚(yáng)程損失減小，有條件時可采用富裕揚(yáng)程發(fā)電回收等。
水泵效率η：水泵的效率與實際運(yùn)行狀況密切相關(guān)，不同工況下水泵的效率可能大幅變動，針對現(xiàn)場實際情況修改水泵的設(shè)計或者進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)使得水泵運(yùn)行在高效狀態(tài)非常必要。
經(jīng)過上述三個過程的優(yōu)化，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的實際功耗通常能夠顯著下降，部分的還可實現(xiàn)節(jié)水、減少清洗等效果，但是不同現(xiàn)場的循環(huán)冷卻水條件各不相同，經(jīng)過分析后采取的節(jié)能手段也不相同，工程師們致力于提供一站式服務(wù)，綜合手段減少循環(huán)冷卻水的能耗。
二、閥門控制節(jié)能
循環(huán)水系統(tǒng)最簡單的方法是采用閥門控制節(jié)能，本章進(jìn)行簡單敘述。
2.1 閥門控制節(jié)能的原理（智慧閥門）
循環(huán)水系統(tǒng)一般按照夏季最大水量需求而設(shè)計，在日常運(yùn)行中，流量具有裕量。通過閥門控制，減小水泵的輸出流量，達(dá)到節(jié)能的目的。從水泵的性能曲線中查詢，當(dāng)水泵揚(yáng)程增大時，流量就會減小，流量減小的幅度大于揚(yáng)程增大的幅度，從而水泵功耗下降。通過一套自動控制系統(tǒng)，可以控制閥門的開度，實現(xiàn)流量、水溫受控，這種具有自動控制能力的閥門稱為“智慧閥門”。
2.2 閥門控制節(jié)能的效果
閥門控制能夠降低水泵的輸出流量，但是同時會增大水泵的輸出壓力，水泵的功耗下降程度沒有流量下降明顯，其節(jié)能效果較為有限，由于閥門具有額外的能量損失，其節(jié)能效果僅限于降低水泵功耗的部分，其主要作用在于避免水泵的超載。此種節(jié)能方式目前在化工等現(xiàn)場仍然在大量使用，有必要更換成更佳的節(jié)能方式。
三、變頻節(jié)能
變頻節(jié)能的主要設(shè)備是變頻器，對水泵進(jìn)行降速運(yùn)行，已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。
3.1 變頻節(jié)能的原理
北京時代科儀新能源科技有限公司的工程師通過水泵性能曲線分析變頻節(jié)能的原理：
為了實現(xiàn)低于水泵額定流量的一個實際流量，采用閥門控制勢必增大水泵的輸出揚(yáng)程，但是如果采用減速運(yùn)行，則能在更低的揚(yáng)程條件下輸出該流量。在流量相同的情況下，揚(yáng)程下降非常明顯，從而實現(xiàn)了水泵功率的大幅下降。變頻節(jié)能是一個進(jìn)步，而至今用戶仍然不能完全掌握變頻的特性，也未必能夠?qū)⒆冾l用好，仍然需要節(jié)能工作者的認(rèn)真引導(dǎo)和服務(wù)。
3.2 變頻節(jié)能的改進(jìn)
通常變頻器只在一組水泵中的一臺配置，實踐證明，此種配置不能充分發(fā)揮變頻器的節(jié)能作用，也不能使得水泵運(yùn)行在高效區(qū)間，因此這種方法存在改進(jìn)的余地。理想的變頻配置應(yīng)是：為每臺運(yùn)行的泵配置變頻器，并且等速運(yùn)行，具體原則可咨詢北京時代科儀工程師。
四、溫差控制節(jié)能
溫差控制是在變頻節(jié)能基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，本章進(jìn)行簡述。
4.1 溫差控制節(jié)能的原理
根據(jù)熱功率傳遞公式，如果溫差增大，則對流量的需求減少。工程師們自然將溫差作為控制指標(biāo)，通過保證溫差來實現(xiàn)流量的限制，從而實現(xiàn)節(jié)能。流量與溫差成反比，在相當(dāng)多的場合，實現(xiàn)溫差較低，通過適當(dāng)拉大溫差運(yùn)行，能夠顯著降低流量需求，再采用變頻器控制水泵，降低流量的產(chǎn)生，從而實現(xiàn)節(jié)能。
為了實現(xiàn)溫差控制，一般在冷卻塔或者表冷器的兩端分別設(shè)立水溫傳感器，將溫差測量出來，并指定一個溫差目標(biāo)，通過流量控制實現(xiàn)溫差恒定。
4.2 溫差控制節(jié)能的弊端
溫差控制方式在變頻器的基礎(chǔ)上具備了基本的自控能力，但是，對于溫差的指定未必科學(xué)。例如：夏季某日的環(huán)境濕度極高，接近飽和，此時冷卻塔無法將溫差拉開，溫差控制系統(tǒng)為了增大溫差，不斷降低流量，導(dǎo)致熱量難以散出，最終冷卻水因溫度過高而引起系統(tǒng)跳車。從這個極端例子可見，溫差控制是具有邏輯缺陷的，雖然被寫入教科書，但是仍然不具備理論和邏輯上的正確性。
北京時代科儀的工程師對溫差控制的弊端進(jìn)行了充分的分析，并給出了一種智能化溫差設(shè)置方案，彌補(bǔ)了這個缺陷，并應(yīng)用在循環(huán)水智能控制系統(tǒng)中。
五、水泵參數(shù)改制節(jié)能
循環(huán)水系統(tǒng)一經(jīng)設(shè)計，參數(shù)就會固定，而出廠參數(shù)往往不適合現(xiàn)場的真實需要，因此對水泵參數(shù)進(jìn)行改制就是一種節(jié)能手段。
5.1 水泵參數(shù)改制原理
5.1.1 水泵揚(yáng)程設(shè)計偏大
根據(jù)水泵性能曲線，假設(shè)水泵揚(yáng)程配置偏大，則水泵容易出現(xiàn)流量過大，進(jìn)而導(dǎo)致過載，因此就采用閥門限制流量，同時水泵的輸出壓力提高，滿足揚(yáng)程匹配關(guān)系。由于閥門的阻礙作用，帶來了較大的能量損失。通過改制水泵，矯正揚(yáng)程偏高的問題。
5.1.2 水泵不能處于高效區(qū)間
某些現(xiàn)場水泵的揚(yáng)程與實際背壓不匹配，根據(jù)水泵效率曲線，當(dāng)揚(yáng)程不匹配時，水泵不能處于高效區(qū)間，實際性能下降。通過改制水泵，使改制后的水泵揚(yáng)程匹配程度提高，處于高效區(qū)間。
5.2 水泵參數(shù)改制的方法
以上水泵參數(shù)改制，一般稱為“高效泵”節(jié)能，其主要原理是提高水泵的實際運(yùn)行效率，并且改制后的泵力求在工藝上更加先進(jìn)、高效，使泵本體獲得節(jié)能效果，具體方法有：
5.2.1 更換水泵
測量現(xiàn)場具體運(yùn)行環(huán)境和所需參數(shù)，重新設(shè)計、制造、更換水泵。
5.2.2 更換葉輪
保留原有泵殼，重新設(shè)計、制造、更換葉輪。
5.2.3 切削葉輪
對原有葉輪進(jìn)行切割，更改直徑、間隙參數(shù)，降低揚(yáng)程和流量。
5.3 注意事項
以上各種泵改制的方法，其本質(zhì)是降低泵的設(shè)計揚(yáng)程，獲得更好的實際運(yùn)行效率。有必要時，同時會降低泵的輸出流量，以減少泵的設(shè)計裕量。水泵改制方法存在一定的風(fēng)險，主要是不可恢復(fù)性，在夏季容易出現(xiàn)流量不足、還得多開一臺泵的情況，其結(jié)果適得其反，特別是切削葉輪，失敗案例較多，應(yīng)慎重選用。
六、冷卻塔節(jié)能
循環(huán)水系統(tǒng)必須與冷卻塔配合工作，因此冷卻塔節(jié)能也不可小視，在此列舉。
6.1 冷卻塔節(jié)能原理
根據(jù)熱功率傳遞公式，如果溫差增大，那么流量需求減少。通過冷卻塔的改進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)溫差增大的目標(biāo)，并使得水溫下降，從而需要更少的流量，實現(xiàn)節(jié)能。
6.2 冷卻塔均水改造
6.2.1 塔間均水
北京時代科儀的工程師通過焊接各塔之間的均水管路，實現(xiàn)各塔之間水量均衡，杜絕塔內(nèi)部填料干枯現(xiàn)象，充分利用散熱面積、提高滯空時間，使得水氣交換更充分，從而自然拉大溫差，降低流量需求，實現(xiàn)節(jié)能。
6.2.2 塔內(nèi)均水
使用特制的布水噴頭，對水量進(jìn)行均勻分配，實現(xiàn)塔內(nèi)均水，使得有效散熱面積充分發(fā)揮出來，實現(xiàn)節(jié)能。
6.3 冷卻塔改制
在部分現(xiàn)場，由于冷卻塔設(shè)計失誤或者年久失修，散熱能力不足，造成水溫偏高，水泵不得不滿負(fù)荷工作，浪費能源，通過冷卻塔的改制，使得問題改善，降低使用能耗，方法如下：
6.3.1 延長填料
通過重建冷卻塔骨架，并更換較長的填料，延長水氣交換距離，增大散熱面積，獲得更好的冷卻效果，從而有望降低水泵的功耗。
6.3.2 更換風(fēng)機(jī)
將冷卻塔風(fēng)機(jī)更換成負(fù)壓更大的風(fēng)機(jī)，提高通風(fēng)性能，獲得更好的散熱效果，以降低整體的能耗。
6.4 高負(fù)壓冷卻塔
采用廠家定制的高負(fù)壓冷卻塔，又稱“低溫冷卻塔”，該塔的主要特點是填料具有兩次散熱機(jī)會，空氣先經(jīng)過第一段填料蒸發(fā)預(yù)冷，再進(jìn)入第二段填料，有望降低水溫；同時，采用高負(fù)壓的風(fēng)機(jī)，提高通風(fēng)能力，負(fù)壓增大、降低濕球溫度。該冷卻塔對于散熱能力不足、水溫高、整體運(yùn)行能耗過高的問題有效。
6.5 冷卻塔風(fēng)扇變頻
通過冷卻塔風(fēng)扇變頻，主要目的并不是降低冷卻塔風(fēng)扇的能耗，而在于：冬季無需關(guān)閉部分冷卻塔風(fēng)機(jī)，較多的冷卻塔風(fēng)機(jī)都可以適度運(yùn)行，較多冷卻塔都具有通風(fēng)功能，從而充分利用填料散熱面積，提高整體的性能系數(shù)EER。
冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻對于北方地區(qū)冬季運(yùn)行有利，其最佳配置方式與水泵變頻類似，都應(yīng)是全部配置、等速運(yùn)行。
6.6 啟用備用冷卻塔
在某些現(xiàn)場，存在備用冷卻塔，例如：
中央空調(diào)多臺機(jī)組中未運(yùn)行的機(jī)組對應(yīng)的冷卻塔；發(fā)電廠中未運(yùn)行機(jī)組對應(yīng)的冷卻塔。
通過啟用備用冷卻塔，或者采取“一機(jī)雙塔”，充分利用散熱面積，拉大溫差，降低流量需求，獲得節(jié)能效果。
6.7 水輪風(fēng)機(jī)
如前述水泵性能曲線分析，在秋冬季節(jié)時，需要的流量較小，此時通過閥門開度的降低，限制流量，水泵輸出揚(yáng)程增大、出現(xiàn)“富余揚(yáng)程”，該部分額外揚(yáng)程完全被閥門消耗。如果采用水輪機(jī)利用這部分揚(yáng)程推動冷卻塔風(fēng)扇工作，則可以實現(xiàn)一部分節(jié)能效果。但該技術(shù)在實際應(yīng)用時存在較多弊端，當(dāng)夏季來臨，此時水量和風(fēng)量都要求較大，可能無法滿足系統(tǒng)的散熱要求，出現(xiàn)問題，因此使用該技術(shù)應(yīng)注意細(xì)節(jié)，反復(fù)推敲。
6.8 冷卻塔節(jié)能小結(jié)
冷卻塔在系統(tǒng)中的重要性常常被忽視，冷卻塔的性能會對整體運(yùn)行能耗水平起到?jīng)Q定性的作用，應(yīng)重點關(guān)注。冷卻塔最佳的控制方式是：充分利用散熱面積、合理通風(fēng)、均衡運(yùn)行，起到最大的散熱作用，拉大溫差，便于實現(xiàn)整體的最佳性能，實現(xiàn)最大程度的節(jié)能。
七、節(jié)能的利器：循環(huán)水智能控制系統(tǒng)
北京時代科儀的循環(huán)水智能控制系統(tǒng)是一種綜合的節(jié)能技術(shù)，是上述各章的集大成者，具有較好的節(jié)能效果，在此重點論述。
7.1 時代科儀循環(huán)水智能控制系統(tǒng)的原理
根據(jù)前述水泵功耗的表達(dá)式，考慮水泵節(jié)能，應(yīng)著手考慮三個方面：
1、避免多余的壓力需求；
2、避免過多流量；
3、使水泵運(yùn)行在高效區(qū)間。
在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，可以從以上三個方面對系統(tǒng)進(jìn)行配置，挖掘壓力、流量、效率的裕量，實現(xiàn)整體效率最大化，起到節(jié)能的作用。
為了實現(xiàn)上述節(jié)能方法，時代科儀設(shè)計的循環(huán)水智能控制系統(tǒng)含有四大模塊，從邏輯上分為：
1、溫差、壓差、流量綜合控制系統(tǒng)。根據(jù)用戶規(guī)定的運(yùn)行區(qū)間，自動尋找最佳的節(jié)能工作點，對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，實現(xiàn)水泵節(jié)能和風(fēng)機(jī)節(jié)能。
2、水泵最大效率調(diào)度系統(tǒng)。計算水泵的效率曲線，并根據(jù)用戶規(guī)定的范圍，調(diào)度水泵的運(yùn)行臺數(shù)，進(jìn)一步實現(xiàn)水泵節(jié)能。
3、風(fēng)、水平衡系統(tǒng)。根據(jù)季節(jié)和氣候選擇最佳風(fēng)、水配比，充分發(fā)揮冷卻塔的性能，實現(xiàn)風(fēng)機(jī)節(jié)能和整體效率最優(yōu)。
4、冷卻塔優(yōu)化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)冷卻塔的最大散熱面積、最佳通風(fēng)，系統(tǒng)性能系數(shù)最大。
采用時代科儀技術(shù)可以實現(xiàn)整個冷卻水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上，就能夠把原有系統(tǒng)的設(shè)計裕量利用起來，根據(jù)實際情況，實時調(diào)節(jié)水泵和風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，使得水泵和風(fēng)機(jī)實現(xiàn)合理的節(jié)能。
7.2 時代科儀循環(huán)水智能控制系統(tǒng)的特點
時代科儀循環(huán)水智能控制系統(tǒng)的技術(shù)特點在于：
1、安全可靠性方面：
（1）對原有系統(tǒng)改動很小，并且保留備用回路互為備用，保留原系統(tǒng)設(shè)計余量，無任何改造隱患，屬于“中醫(yī)調(diào)理而非傷筋動骨的大手術(shù)”；
（2）專利技術(shù)可以實現(xiàn)系統(tǒng)任意斷電，來電帶載復(fù)啟功能；
（3）冗余配置變頻驅(qū)動裝置，降低運(yùn)行溫度，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和壽命；
（4）對工藝生產(chǎn)過程中的各種不利情況和可能的故障做了充分的預(yù)案和報警。
2、安裝施工便捷：安裝施工周期短，完全不影響正常生產(chǎn)。
3、技術(shù)擴(kuò)展性強(qiáng)：增加產(chǎn)能或上新項目整合循環(huán)水系統(tǒng)，可隨時擴(kuò)容融入系統(tǒng)，節(jié)能效益滿足任意測試條件。
4、節(jié)能效果計量更科學(xué)合理：屬于可恢復(fù)性技術(shù)改造，可以滿足各種節(jié)能率（量）的計量和驗收方式。
5、深入結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，確保能夠持續(xù)實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)最佳的運(yùn)行狀態(tài)。
6、有效提高循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和自動化管理水平。
7、循環(huán)水系統(tǒng)整體優(yōu)化節(jié)能，可充分挖掘節(jié)能潛力，該項目可實現(xiàn)年平均節(jié)電率40%以上。
8、另外可以解決或緩解夏季超溫、冬季結(jié)冰和飄水的問題。
7.3 案例分析
詳見【產(chǎn)品介紹-循環(huán)水智能控制系統(tǒng)】
八、復(fù)合式閉環(huán)冷卻塔
8.1 原理和特征
復(fù)合式閉環(huán)冷卻塔是工作流體在塔的盤管內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，工作流體的熱量經(jīng)過盤管散入流過盤管的水中。同時，機(jī)組外四周的空氣從盤管上的進(jìn)風(fēng)格柵進(jìn)入，與水的流動方向相反，向上流經(jīng)盤管。完全靠水的蒸發(fā)潛熱帶走熱量，而不像板換靠水的顯熱帶走熱量，對水的使用需求量大大減少。一小部分水蒸發(fā)而吸走熱量，熱濕空氣由冷卻塔頂部的通風(fēng)機(jī)排出到大氣中，其余的水落入底部水盤，由水泵再循環(huán)至水分配系統(tǒng)又回淋到盤管上。
8.2 技術(shù)特點
1、由于冷卻水不與外界空氣接觸，補(bǔ)充水采用軟化水，冷卻水中不會產(chǎn)生水垢、細(xì)菌污泥等雜質(zhì)污染，有效防止冷水機(jī)組冷凝器、換熱器堵塞，延長冷水機(jī)組使用壽命，減少水處理藥劑使用量，比開式冷卻塔水損耗量減少。
2、冬季供冷時，可利用外界較低空氣溫度采用風(fēng)冷降溫，只開通風(fēng)機(jī)，外循環(huán)水泵停開，既提供足夠排熱能力，又節(jié)水，防止結(jié)冰，減少結(jié)垢。
3、冷卻水溫度穩(wěn)定，完全符合工藝要求。閉式空冷系統(tǒng)，冷卻水冷卻溫度，可達(dá)到該地區(qū)年保證率不超過5天的環(huán)境溫度，即開式冷卻塔能達(dá)到的冷卻溫度，閉式空冷循環(huán)系統(tǒng)一樣能達(dá)到。完全符合工藝要求。由于有很多調(diào)節(jié)溫度的措施，可以確保出空冷器的冷卻水溫度穩(wěn)定，進(jìn)而使工藝操作穩(wěn)定。
4、提高了工藝換熱設(shè)備傳熱效率和壽命。與工藝換熱設(shè)備換熱的是軟化水，軟水硬度低，雜質(zhì)少，PH值7-9，微堿性，況且在系統(tǒng)中閉路循環(huán)，不受大氣污染。大大地減少工藝換熱設(shè)備結(jié)垢和腐蝕，提高了工藝換熱設(shè)備傳熱效率和壽命。如高爐的夾套，使用開式循環(huán)冷卻時，壽命只3年，使用閉式空冷系統(tǒng)后，壽命可提高到8-10年。
5、降低新鮮補(bǔ)充水消耗，節(jié)水效果明顯。管內(nèi)軟水閉路循環(huán)，基本不需補(bǔ)充。管外冷卻主要靠空氣，噴淋水作為調(diào)溫手段，隨著氣溫降低，逐漸減少。根據(jù)生產(chǎn)實踐，每m3冷卻水補(bǔ)充新鮮水0.01-0.012 m3,而開式?jīng)鏊到y(tǒng), 每m3冷卻水補(bǔ)充新鮮水0.018-0.022 m3。故閉式空冷循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，比涼水塔的傳統(tǒng)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，可節(jié)水近50％。
6、減少排污，有利環(huán)保。若取相同的濃縮倍率來排污，由于閉式空冷系統(tǒng)蒸發(fā)量只為涼水塔系統(tǒng)的50％，故排污量減少也將近50％。有利環(huán)保，節(jié)省污水處理投資。
7、維護(hù)簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)費用低。無填料，不需要更換，減少費用和人工時。加藥量少，加藥量費用僅為開式塔系統(tǒng)的30％。加上節(jié)水，運(yùn)轉(zhuǎn)費用低。
8.3 應(yīng)用場合
由于北方地區(qū)冬季空氣干燥，灰塵大，盡管氣溫低，細(xì)菌不易繁殖，但生物粘泥在開式冷卻塔中沉積，帶入冷卻水管路系統(tǒng)中，減小管道流通面積，增加管道阻力。例如，北方某半導(dǎo)體公司動力部門曾于1996 年冬季，用開式冷卻塔直接給空調(diào)表冷器供冷卻水，經(jīng)過一個冬季運(yùn)行后，盡管節(jié)約了一部分運(yùn)行成本（停開冷凍機(jī)，電費減少），但空調(diào)機(jī)組表冷器進(jìn)出口壓差增加1.5 kg/cm2，換熱效率急劇下降。因此，為解決冬季空調(diào)和設(shè)備冷卻水對冷負(fù)荷需求，降低運(yùn)行成本，采用閉式冷卻塔是個不錯的選擇。
九、循環(huán)水節(jié)能的其它技術(shù)方案
9.1 分壓供水
在一套循環(huán)水系統(tǒng)中，存在高、低位置不同的熱負(fù)荷，時代科儀通過分壓供水，為較高的熱負(fù)荷專門配置增壓泵，降低整體運(yùn)行揚(yáng)程，實現(xiàn)節(jié)能。該方法的弊端在于增壓泵的抽吸作用容易形成負(fù)壓，干擾其它設(shè)備散熱，因此應(yīng)對增壓泵進(jìn)行無負(fù)壓控制。
9.2 管路優(yōu)化
北京時代科儀通過對系統(tǒng)管路的走向、形狀、直徑、流量、流程分析，找到阻力較大、流程不合理的部位，并進(jìn)行改進(jìn)，改善散熱條件，降低水泵的揚(yáng)程、流量需求，實現(xiàn)節(jié)能。
9.3 清淤、整修、除垢
為循環(huán)水系統(tǒng)清淤、設(shè)置過濾裝置、化學(xué)除垢、物理除垢，提高換熱能力，降低運(yùn)行能耗。
后 記
時代科儀為企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)提供一攬子節(jié)能方案，通過上述各種節(jié)能方案的敘述，希望起到拋磚引玉的作用，為用戶循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能提供參考。
