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開式冷卻塔是利用水和空氣的接觸，通過蒸發(fā)作用來散去制冷空調(diào)中產(chǎn)生的熱量的一種設(shè)備。進(jìn)入冷卻塔內(nèi)的冷卻水與被吸入塔內(nèi)的干燥、低濕度室外空氣之間存在著水分子的濃度差和動能壓力差，在塔內(nèi)靜壓的作用下，水分子不斷地向空氣中蒸發(fā)，成為水蒸汽分子，剩余的水分子的平均動能便會降低，從而使循環(huán)水的溫度下降。

可以看出，冷卻水降溫除與空氣的干球溫度有關(guān)，還與空氣的濕球溫度有關(guān)。只要水分子能不斷地向空氣中蒸發(fā)，水溫就會降低，這也就是潛熱交換。

但是，水向空氣中的蒸發(fā)不會無休止地進(jìn)行下去。當(dāng)與水接觸的空氣不飽和時(shí)，水分子不斷地向空氣中蒸發(fā)，但當(dāng)水氣接觸面上的空氣達(dá)到飽和時(shí)，水分子就蒸發(fā)不出去，而是處于一種動平衡狀態(tài)。蒸發(fā)出去的水分子數(shù)量等于從空氣中返回到水中的水分子的數(shù)量，水溫保持不變。所以理想化的冷卻塔出水溫度等于室外空氣的濕球溫度。由此可以看出，與水接觸的空氣越干燥(濕球溫度越低)，蒸發(fā)就越容易進(jìn)行，水溫就容易降低。可見室外空氣的濕球溫度也是制約一臺冷卻塔散熱能力的因素。

在很多工程案例中，開式冷卻塔的風(fēng)機(jī)啟停或轉(zhuǎn)速控制通常是把出水溫度與出水溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，以決定風(fēng)機(jī)的啟停或轉(zhuǎn)速。對于壓縮式制冷機(jī)，進(jìn)入機(jī)組的冷卻水水溫越低，機(jī)組的制冷量也有所提高。

圖1　冷卻水溫與制冷量的關(guān)系

圖1是某國外品牌壓縮式制冷機(jī)冷卻水溫與制冷量的曲線圖，其額定工況在冷卻水29.4℃時(shí)制冷量為1934kW，隨著冷卻水溫的降低，機(jī)組的制冷量可提升到2261kW。所以通常希望冷卻塔的出水溫度較低，因此會把出水溫度設(shè)定值設(shè)得較低，如21℃。這樣就會產(chǎn)生這樣的一個(gè)問題：在夏季，冷卻塔的出水溫度往往遠(yuǎn)高于21℃，所以根據(jù)上述的控制邏輯冷卻塔風(fēng)機(jī)會全開或滿轉(zhuǎn)速。冷卻塔風(fēng)機(jī)沒有任何的節(jié)能可能。

現(xiàn)用室外濕球溫度+冷幅作為冷卻塔出水溫度設(shè)定值，冷卻塔出水溫度與該設(shè)定值進(jìn)行比較來控制冷卻塔風(fēng)機(jī)的啟?；蜣D(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。冷幅是指出水溫度與濕球溫度的差值。冷幅雖然與冷卻塔性能、室外干球溫度有關(guān),但在夏季可以近似認(rèn)為該值不變。

以上這種控制冷卻塔風(fēng)機(jī)的好處是：當(dāng)出水溫度接近于室外濕球溫度+冷幅時(shí)，說明在該室外空氣條件下冷卻塔已達(dá)到了限的散熱性能，再多開冷卻塔風(fēng)機(jī)也不能或降不了多少出水溫度。這種情況下就有可能因少開風(fēng)機(jī)而節(jié)能。

冬季利用冷卻塔來免費(fèi)取冷也需確切地知道室外空氣濕球溫度。如需要7℃的冷水，板式換熱器換熱溫差是2℃，冷卻塔的冷幅是4℃，可知此時(shí)的室外濕球溫度必須≤1℃才能制取7℃冷水，從而具備免費(fèi)供冷能力。這樣，室外濕球溫度就成了判斷是否使用冷卻塔免費(fèi)取冷的依據(jù)。