水冷液冷負載系統(tǒng)的六種基本類型

您可以選擇六種基本類型的冷卻系統(tǒng)，以滿足負載的冷卻需求。每個人都有其優(yōu)點和缺點。本文旨在識別不同類型的冷卻系統(tǒng)并確定它們的優(yōu)缺點，以便您可以根據(jù)自己的需求做出明智的選擇。

液體冷卻系統(tǒng)有六種基本類型：

1.液對液

2.閉環(huán)干燥系統(tǒng)

3.帶微調(diào)冷卻的閉環(huán)干燥系統(tǒng)

4.開環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)

5.閉環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)

6.冷凍水系統(tǒng)

EAK液對液冷卻系統(tǒng)

這些系統(tǒng)中最簡單的是液對液冷卻系統(tǒng)。在這種類型的系統(tǒng)中，您的工廠已經(jīng)擁有大量可用的某種類型的冷卻液，但您不希望將這種冷卻液提供給壓縮機。例如：您有可用的井水，但您不想將井水通過新壓縮機，因為水質(zhì)很差（大量溶解的固體，如鐵和鈣等），并且您過去曾遇到過井水污染熱交換器的問題。

液-液冷卻系統(tǒng)非常適合這種情況。它使用中間換熱器一側(cè)的井水和中間換熱器另一側(cè)的冷卻劑（如乙二醇和水）閉環(huán)來冷卻壓縮機。熱量通過中間熱交換器進行交換，而不會污染熱交換器。中間換熱器的結(jié)垢可能會發(fā)生在井水側(cè)，但是，如果中間換熱器選擇得當(dāng)，它可以很容易地拆開和清潔。最常見的中間換熱器是板框式或管殼式。使用液-液型系統(tǒng)，冷卻液溫度可以比工廠冷卻“水”高出 5 度。在上面的井水示例中，如果井水在 55 F 時可用，則液-液冷卻系統(tǒng)能夠向負載提供 60 F 的冷卻劑。

液對液冷卻系統(tǒng)的優(yōu)勢在于購買和安裝成本相對較低。這些組件可以安裝在內(nèi)部或外部。該系統(tǒng)僅使用閉環(huán)泵即可運行，使用任何額外的能量。維護相對簡單，只需要定期檢查、潤滑和必要時清潔熱交換器即可。

EAK液對液冷卻系統(tǒng)

液-液冷卻系統(tǒng)的弱點包括冷卻系統(tǒng)定期停機進行清潔。這可以通過安裝備用中間換熱器來抵消，該換熱器在清潔主中間換熱器時投入使用。備用換熱器增加了額外的成本，但允許在完成清潔的同時冷卻負載的連續(xù)運行。該系統(tǒng)需要調(diào)節(jié)的工廠冷卻劑供應(yīng)，如上面的井水示例，以便正確冷卻負載。有時冷卻負載無法以最大容量運行，必須調(diào)節(jié)工廠主冷卻“水”，以確保負載不會過度冷卻或冷卻不足。

EAK閉環(huán)干式冷卻系統(tǒng)

閉環(huán)干式冷卻系統(tǒng)非常類似于汽車中的散熱器。該系統(tǒng)使用風(fēng)冷流體冷卻器將閉環(huán)冷卻液的熱量傳遞到一排排翅片管中，這些翅片管中吹/吸入環(huán)境空氣。閉環(huán)干式冷卻系統(tǒng)的基本組件是流體冷卻器，其中包含帶有風(fēng)扇的空氣-液體熱交換器、泵和控制橇、冷卻液和現(xiàn)場安裝的系統(tǒng)管道。閉環(huán)干式冷卻系統(tǒng)流體冷卻器將位于室外，并利用環(huán)境空氣排出熱量。使用閉環(huán)干式冷卻系統(tǒng)，冷卻液溫度可以比環(huán)境干球溫度高 5 至 10 F。該系統(tǒng)的運行成本相對較低，僅使用冷卻液泵和流體冷卻器風(fēng)扇即可使用能量。風(fēng)扇采用恒溫控制，以調(diào)節(jié)冷卻液的溫度，使負載不會過冷或過冷。由于現(xiàn)場位置的骯臟大氣條件，可能需要定期清潔流體冷卻器。流體冷卻器的結(jié)垢通常是由污垢、樹葉、棉籽等引起的。

閉環(huán)干式冷卻系統(tǒng)

EAK閉環(huán)干式冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點是該裝置非常簡單且相對容易安裝。能源需求相對較低，易于控制。通常維護成本低，只需要定期檢查、潤滑和測試流體。

閉環(huán)干式冷卻系統(tǒng)的弱點在于它依賴于大氣干球。例如，如果您所在位置的設(shè)計干球在夏季為 100 F，而您的設(shè)備需要 90 F 冷卻液;系統(tǒng)最多只能向負載提供大約 105 到 110 F 的冷卻液。在這種情況下，您需要補充冷卻以將冷卻液溫度降至 90 F。

閉環(huán)干式冷卻系統(tǒng)還需要自由的清澈空氣才能高效工作。這意味著流體冷卻器必須放置在不受盛行風(fēng)影響的位置，不要太靠近建筑物，以便將流體冷卻器的熱廢氣再循環(huán)回流體冷卻器，最后不要放置在灰塵濃度高的位置， 泥土、樹葉、種子等。

很多時候，流體冷卻器的最佳位置是在屋頂上。由于流體冷卻器位于冷卻液外部，因此如果您所在的位置在冬季設(shè)計干球低于冰點，則冷卻液還必須具有某種類型的乙二醇濃度以防止凍結(jié)。如果位置非常冷，乙二醇的濃度可能需要很高以防止凍結(jié)。乙二醇濃度隨著它們的增加開始降低傳熱速率。例如，如果您需要 50% 的乙二醇濃度與水，則需要增加熱交換器設(shè)備和冷卻液的流量/壓力以調(diào)整乙二醇濃度。與乙二醇/水濃度較低的冷卻器和泵相比，較大的流體冷卻器和泵將增加系統(tǒng)的成本。這在寒冷的氣候中是無法避免的。

帶微調(diào)冷卻的閉環(huán)干燥系統(tǒng)

帶有微調(diào)冷卻器的閉環(huán)干燥系統(tǒng)與閉環(huán)干燥系統(tǒng)相同，但增加了一個補充的流體冷卻器。該系統(tǒng)通常用于夏季干球溫度過高的位置，無法為負載提供適當(dāng)?shù)睦鋮s液溫度。通過增加液-液微調(diào)冷卻器，客戶可以使用水源將溫度微調(diào)到所需的設(shè)定點。很多時候，使用帶有微調(diào)冷卻器的閉環(huán)干燥系統(tǒng)來減少對城市水作為冷卻劑的依賴。城市用水的購買和處理成本越來越高。這些系統(tǒng)可用于完全消除一年中大部分月份的城市用水量，從而降低工廠的運營成本。與液對液冷卻系統(tǒng)一樣，系統(tǒng)必須有自由的清空氣供應(yīng)和工廠冷卻劑或城市水的調(diào)節(jié)供應(yīng)。

帶有微調(diào)冷卻器的閉環(huán)干燥系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，它可以提供低于單獨閉環(huán)干燥系統(tǒng)的冷卻液溫度。該系統(tǒng)將減少寒冷月份工廠/城市的用水量。

帶有微調(diào)冷卻器的閉環(huán)干燥系統(tǒng)的弱點包括閉環(huán)干燥系統(tǒng)列出的所有弱點。此外，它現(xiàn)在在一年中較溫暖的時候需要一些二次冷卻劑。用于進出撬塊的修整冷卻液需要額外的管道。微調(diào)冷卻器和風(fēng)冷流體冷卻器都需要定期維護和清潔。

EAK開環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)

下一個系統(tǒng)，一個開環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，與上面列出的前三個系統(tǒng)完全不同。該系統(tǒng)能夠使用設(shè)計的濕球作為冷卻水出口溫度的基礎(chǔ)。例如，如果該位置的設(shè)計干球為 95 F，設(shè)計濕球為 75 F，則系統(tǒng)可以為負載提供大約 82 F 的水。

開環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)將水通過塔中的蜂窩狀 PVC 填充材料以及吹入或吸入填充物的環(huán)境空氣以蒸發(fā)水。在蒸發(fā)過程中，剩余的水被冷卻到接近濕球溫度以上 7 F 或更高。蒸發(fā)的水被某種類型的補水系統(tǒng)（如浮閥）所取代。剩余的水和補給水被收集在一個盆中，然后泵送到負載中，循環(huán)重復(fù)。平均而言，開環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)每 1,000,000 Btu/hr 的熱量需要 4 GPM 的補水和排污水。

開環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)

該系統(tǒng)的優(yōu)點是設(shè)備通常價格低廉。這些系統(tǒng)在溫暖的氣候下可能很容易使用，但在寒冷的氣候下可能需要更多的控制。

這種系統(tǒng)的缺點是它們通常需要廣泛的水處理系統(tǒng)。水處理系統(tǒng)使用消耗性化學(xué)品來保持鈣和溶解礦物質(zhì)的懸浮狀態(tài)?；瘜W(xué)處理是必要的，以確保冷卻塔、管道和熱交換器不會被污染。開塔蒸發(fā)系統(tǒng)的一個固有問題是，流經(jīng)塔的水也是通過負載泵送的傳熱流體。這種水與骯臟的大氣接觸。它吸收灰塵、植被等污染物。這些污染物最終會進入熱交換器和管道，并可能導(dǎo)致嚴重的維護問題。

開放式塔在冬季可能會出現(xiàn)控制問題。它們設(shè)計為滿載運行。在非常寒冷的氣候下，它們在部分負載下并不總是表現(xiàn)良好。如果盆是塔的一部分，則在寒冷天氣運行時需要加熱器，以防止盆水在沒有負載時結(jié)冰。在寒冷的氣候下，管道通常需要隔熱和伴熱以防止凍結(jié)。需要排水管來排污水，以控制溶解固體的不斷蒸發(fā)和濃縮的電導(dǎo)率。不斷需要來自外部水源的補給水，例如城市水或經(jīng)過處理的井水等。細菌、粘液和霉菌的生物控制是開放式蒸發(fā)塔系統(tǒng)正常運行的主要問題。

EAK閉環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)

閉環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)是一種混合系統(tǒng)。閉環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)是一個開放式塔，塔內(nèi)內(nèi)置一個閉環(huán)熱交換器。塔水停留在塔外，不通過冷卻液管道循環(huán)。冷卻液管道是一個閉合回路，乙二醇/水溶液從塔體流向負載并返回。單獨的塔水從水池泵送到塔頂，并噴灑在熱交換器（通常是管陣列）上，空氣吹過或吸入塔穿過熱交換器，水的蒸發(fā)將熱量從閉合的冷卻劑回路傳遞到環(huán)境空氣。剩余的塔水落到盆地，再次被泵送到塔頂并重復(fù)該過程。閉環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)塔式水需要補給水、化學(xué)處理、排水管、寒冷天氣盆加熱器和排污，就像上面討論的開環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)一樣。

閉環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)

閉環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)點是，它可以在濕球溫度以上約 7 至 10 F 的溫度下將閉環(huán)冷卻液輸送到負載。閉環(huán)冷卻液保持無污染物，使設(shè)備熱交換器和管道保持清潔。大氣中的任何污染物都將留在塔外。將使用更少的水處理化學(xué)品，因為它們只處理塔中的開放水，而不是管道和系統(tǒng)熱交換器中的冷卻劑。

閉環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)的缺點是，您需要對系統(tǒng)的塔水側(cè)進行水處理、排污和補充水。該系統(tǒng)將需要排水管以及用于寒冷天氣應(yīng)用的伴熱和絕緣管道。需要一個盆加熱器，以防止盆在寒冷天氣關(guān)閉時間運行時凍結(jié)。該系統(tǒng)需要一個連接到塔的額外泵，該泵循環(huán)盆地水。

冷凍水冷卻系統(tǒng)

我們將討論的最后一種冷卻系統(tǒng)是冷凍水系統(tǒng)。冷水機組通常有一個機械壓縮裝置，通過使用某種類型的壓縮機將能量轉(zhuǎn)化為壓縮制冷劑。壓縮制冷劑通過管道輸送到冷凝器，冷凝器將制冷劑的熱量排出到大氣或某種類型的液體冷卻劑中。壓縮制冷劑在冷凝器中從氣體變?yōu)橐后w，并通過管道輸送到蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中進行計量或膨脹。高壓液體制冷的膨脹降低了蒸發(fā)器的溫度。待冷卻的液體通過蒸發(fā)器換熱器泵送，熱量傳遞到制冷劑。低壓蒸汽被帶回壓縮機，制冷劑的循環(huán)再次開始。冷卻液從蒸發(fā)器換熱器流向負載，熱量傳遞到負載熱交換器中的冷卻液，然后返回蒸發(fā)器重復(fù)循環(huán)。

冷凍水冷卻系統(tǒng)

EAK冷水機組的優(yōu)勢在于它可以產(chǎn)生遠低于設(shè)計濕球或干球的冷卻液溫度。它不像環(huán)境溫度那樣依賴于出口冷卻液溫度。

冷水機組的弱點是它是一種相當(dāng)復(fù)雜的機械。冷水機組的成本高于所有其他形式的冷卻設(shè)備。它們需要專門的定期維護和訓(xùn)練有素的認證維修技術(shù)人員才能正常操作。冷水機組本身會從壓縮機中引入額外的熱負荷，這些熱負荷也必須在冷凝器中移除。運行冷水機組所需的功率遠高于上面討論的其他類型的冷卻系統(tǒng)。冷水機組的寒冷天氣運行需要冷水機組上的特殊附加組件。負載變化可能需要特殊控制和/或多個冷水機回路以實現(xiàn)高效運行，所有這些都會增加設(shè)備的總體成本。

審核編輯 黃宇