由于天然冷源需要另外設(shè)置，會(huì)略微增加投資，因此需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較分析后再?zèng)Q定是否采用免費(fèi)冷。

過(guò)渡季節(jié)室外干濕球溫度低于室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)溫度，一般商業(yè)項(xiàng)目或大型公共建筑會(huì)在過(guò)渡季直接利用新風(fēng)承擔(dān)建筑內(nèi)區(qū)的部分冷負(fù)荷，剩余冷負(fù)荷考慮利用冷卻塔免費(fèi)供冷（此時(shí)冷水機(jī)組不工作，利用冷卻塔的冷卻水提供冷源的供冷方式）。

冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)適用于冬季或者過(guò)渡季需要制冷的場(chǎng)所，一般為商業(yè)綜合體、大型展覽館、博物館等公共建筑的內(nèi)區(qū)或常年有冷負(fù)荷需求的區(qū)域。

需要說(shuō)明的是，一個(gè)項(xiàng)目是否需要設(shè)置冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)，需根據(jù)該項(xiàng)目具體情況分析后確定。當(dāng)商業(yè)綜合體或者其它公共建筑內(nèi)區(qū)冬季及過(guò)渡季冷負(fù)荷較小，或內(nèi)區(qū)全部采用全空氣系統(tǒng)時(shí)，可以在過(guò)渡季全新風(fēng)運(yùn)行，承擔(dān)全部室內(nèi)冷負(fù)荷。此時(shí)則完全沒(méi)有必要再設(shè)置一套冬季冷卻塔免費(fèi)冷系統(tǒng)的，盲目設(shè)置免費(fèi)冷系統(tǒng)會(huì)造成投資增加和新的能源浪費(fèi)。

冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)也適用于某些使用冷水式恒溫恒濕機(jī)組的數(shù)據(jù)中心、采用定新風(fēng)比凈化空調(diào)系統(tǒng)的醫(yī)療場(chǎng)所、采用四管制的高檔酒店空調(diào)系統(tǒng)、工業(yè)廠房工藝需要冬季或過(guò)渡季提供冷水的場(chǎng)合。

冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)工作原理

冷卻塔的工作原理主要是利用水與空氣流動(dòng)接觸后進(jìn)行冷熱交換，產(chǎn)生水蒸汽，水蒸汽蒸發(fā)吸熱，從而達(dá)到降低水溫的目的。

從冷卻塔工作原理可以看出，冷卻塔能將水溫降低的原因在于水在蒸發(fā)過(guò)程中需要吸收熱量從而使沒(méi)有蒸發(fā)的水溫度降低，水溫降低的程度取決于蒸發(fā)水量，蒸發(fā)水量取決于空氣的相對(duì)濕度。

冷卻水在冷卻塔內(nèi)與空氣接觸進(jìn)行熱濕交換，只要濕球溫度低于冷卻水溫度就能起冷卻作用。隨著過(guò)渡季及冬季的到來(lái)，室外氣溫逐漸下降，相對(duì)濕度降低，室外濕球溫度也下降，冷卻塔出水溫度也隨之降低。

應(yīng)當(dāng)注意的是對(duì)于冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，室外濕球溫度并非越低越好。冷卻塔的使用溫度范圍通常為5℃至50℃之間。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，冷卻塔可以正常運(yùn)行，具有良好的散熱效果。當(dāng)室外濕球溫度低于5℃時(shí)，冷卻塔可能會(huì)因結(jié)冰而影響工作，此時(shí)需要對(duì)冷卻塔進(jìn)行再加熱或采取其它防凍措施。

第一種：開(kāi)式冷卻塔直供冷水

冬季或過(guò)渡季，當(dāng)室外環(huán)境濕球溫度低至設(shè)計(jì)值時(shí)，從冷卻塔來(lái)的冷卻水直接進(jìn)入冷水系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)，包括進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)的末端(如風(fēng)機(jī)盤管、空調(diào)機(jī)組等)。從節(jié)能的角度看，這樣的系統(tǒng)效果最好。

開(kāi)式直接供冷系統(tǒng)需要將冷卻水系統(tǒng)與冷水系統(tǒng)相連通，這樣空氣中被冷卻塔沖洗下來(lái)的粉塵、污垢，與水混合成泥漿后進(jìn)入冷水循環(huán)管路及空調(diào)末端盤管，會(huì)在空調(diào)末端換熱器內(nèi)表面附著一層污泥，使其換熱效率大幅下降，甚至使管道閥門堵塞，尤其在北方浮塵天氣較多的地區(qū)，這種情況更為嚴(yán)重。

一般通過(guò)采取對(duì)冷水加強(qiáng)過(guò)濾的措施(如增設(shè)微泡排氣除污裝置)，來(lái)改善循環(huán)冷水的污染狀況，但是效果有限。因此，這種方式在空氣霧霾浮塵嚴(yán)重的地區(qū)不宜采用。

這種供冷方式要求冷卻塔的安裝高度高于冷水循環(huán)系統(tǒng)的最高點(diǎn)。

第二種：閉式冷卻塔直接供冷

采用閉式冷卻塔的閉式系統(tǒng)與開(kāi)式直接供冷系統(tǒng)的相似之處在于它也是用從冷卻塔供給的冷卻水直接進(jìn)行供冷。

不同的是它的冷卻水系統(tǒng)是封閉的，冷卻水未暴露在大氣或灰塵中，這樣就解決了堵塞污染問(wèn)題。由于在閉式冷卻塔內(nèi)進(jìn)行了空氣-水換熱，因此換熱效率低，冷卻塔的出水溫度較高，同時(shí)由于閉式冷卻塔造價(jià)較高，而且冷卻塔的盤管還需要另外的防凍保護(hù)。

因此，除非夏季工況時(shí)制冷工藝上對(duì)閉式冷卻塔有特殊要求，一般不會(huì)采用。

更多冷卻塔知識(shí)可看往期文章：

《空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔設(shè)計(jì)與選用》《橫流冷卻塔與逆流冷卻塔區(qū)別及各自特點(diǎn)》

第三種：開(kāi)式冷卻塔加板式熱交換器間接供冷

冷卻水作為一次水，通過(guò)板式換熱器對(duì)空調(diào)冷水系統(tǒng)進(jìn)行間接降溫。工程設(shè)計(jì)中可以將板式換熱器當(dāng)做“冷機(jī)”與冷水機(jī)組并聯(lián)。由于冷卻水系統(tǒng)和冷水系統(tǒng)是物理隔離的，從而避免了冷水系統(tǒng)被污染、腐蝕和堵塞問(wèn)題。

開(kāi)式冷卻塔加板式熱交換器免費(fèi)供冷系統(tǒng)方安全可靠，是目前被采用最為廣泛的方式。

開(kāi)式冷卻塔加板式熱交換器間接供冷的循環(huán)泵設(shè)置有兩種方式:當(dāng)水泵與冷水機(jī)組一對(duì)一的連接方式時(shí)，供冷板式換熱器建議單獨(dú)配冷卻水泵和冷水泵，這樣在機(jī)房設(shè)計(jì)時(shí)管路系統(tǒng)清晰，水泵的大小可以獨(dú)立選型,不受約束，運(yùn)行管理方便；

當(dāng)水泵與冷水機(jī)組是共用集管的連接方式時(shí)，供冷板式換熱器的冷卻水泵和冷水泵可與冷水機(jī)組的共用，這樣可以節(jié)省水泵的投資。

冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

以下以最常用的第三種冷卻塔免費(fèi)冷系統(tǒng)為例：

空調(diào)免費(fèi)冷系統(tǒng)中，末端風(fēng)機(jī)盤管或空調(diào)機(jī)組及冷卻塔一般是按照夏季供冷工況設(shè)計(jì)。因此，在冬季供冷時(shí)，就存在匹配的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)時(shí)需計(jì)算板換、冷水泵、冷卻水泵、冷卻塔開(kāi)啟的臺(tái)數(shù)。

1、冷卻水溫差由室外濕球溫度、冷卻水量決定，水量越小溫差越大。

冬季供冷房間的冷負(fù)荷一般會(huì)略小于夏季設(shè)計(jì)工況，采用同一個(gè)空調(diào)末端設(shè)備時(shí)，冷水溫度可比夏季設(shè)計(jì)工況高1~2℃，在考慮換熱器換熱溫差后，冷卻塔供冷的設(shè)計(jì)冷水溫度，可基本等同于夏季的空調(diào)冷水設(shè)計(jì)溫度。為了防止運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)凍情況，應(yīng)采取措施，控制最低供水溫度。

冷卻塔供冷的供水溫度盡量接近夏季供冷的溫度，一般取6~7℃，供回水溫差宜小于或等于4℃，供水溫度的最低值宜控制在3℃以上。

板換溫差取1~2℃，溫差不能取得太小，避免板換面積過(guò)大；溫差過(guò)大則免費(fèi)冷供冷時(shí)間太短，自然冷源利用得不充分，建議取1.5℃。

因此供冷區(qū)域一般可供8℃回水13℃。

2、冷卻塔供冷的冷水泵與用戶側(cè)空調(diào)冷水泵的參數(shù)，應(yīng)根據(jù)供冷負(fù)荷的需求來(lái)確定;當(dāng)參數(shù)合適時(shí)，可采用夏季冷卻水泵和空調(diào)冷水泵; 如果冬季需要的冷水流量與冷卻水泵或夏季空調(diào)冷水泵的參數(shù)差距較大，需另行設(shè)置冷卻塔冬季冷水泵和空調(diào)水泵。    

3、冷卻水管應(yīng)保溫

冬季低于0℃時(shí)，為防止塔內(nèi)水結(jié)冰，冷卻塔應(yīng)設(shè)置防凍措施。當(dāng)室外溫度低于0℃的連續(xù)時(shí)間超過(guò)2h，以及室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷較小而冷卻塔供冷能力較大、排熱量不足以使水溫在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)保持0℃以上時(shí)，也可能導(dǎo)致室外管道的結(jié)冰。

防凍措施一般可采用電熱方式:冷卻塔底盤內(nèi)應(yīng)設(shè)電加熱管并與水位連鎖，室外管道采用伴熱電纜。

4、冷卻塔免費(fèi)供冷工況時(shí)流經(jīng)冷卻塔的流量不應(yīng)大于冷卻塔額定流量;為了防止氣溫過(guò)低時(shí)冷卻塔凍結(jié)，不應(yīng)小于冷卻塔額定流量的50%。

5、冬季不使用的冷卻塔和室外管道應(yīng)泄空防凍。冷卻水室內(nèi)管線需保溫，防止冬季供冷時(shí)結(jié)露。

6、供冷板式換熱器選型時(shí)，應(yīng)讓其阻力接近冷水機(jī)組冷凝器的阻力，避免因冷卻水管路阻力太小，冷卻泵過(guò)載啟動(dòng)困難。

板式換熱器體積小，換熱能力強(qiáng)，能夠最小限度地減小換熱溫差，板式換熱器一般設(shè)置兩臺(tái)，每臺(tái)均能分擔(dān)65%~70%的冷負(fù)荷。

7、加強(qiáng)冷卻水系統(tǒng)的除污過(guò)濾，如設(shè)置加藥裝置、設(shè)置旁濾裝置或微泡排氣除污裝置，減輕冷卻水對(duì)板式換熱器性能的影響。

8、冷卻塔的結(jié)冰特性

1）冷卻塔一般在溫度最低的進(jìn)風(fēng)口處和填料處最易發(fā)生凍結(jié)，對(duì)于不同類型的冷卻塔，容易結(jié)冰的程度不同。

2）橫流塔大面積填料暴露在進(jìn)風(fēng)處，且處于半干半濕狀態(tài)相對(duì)易結(jié)冰。

3）軸流風(fēng)機(jī)設(shè)在上部的引風(fēng)式逆流塔:除小面積進(jìn)風(fēng)口處外，填料基本處于有一定流速的水流包圍中，相對(duì)橫流塔不易結(jié)冰。

4）離心風(fēng)機(jī)設(shè)在下部的半封閉式鼓風(fēng)式逆流塔:進(jìn)風(fēng)腔無(wú)水不會(huì)結(jié)冰;填料也基本處于有一定流速的水流包圍中，也不易結(jié)冰。