空调水系统与闭式冷却塔技术详解

一、闭式冷却塔的工作原理与特点

闭式冷却塔是中央空调冷却水系统中的一种高 效 换热设备，其核心特点在于采用封闭式循环设计，通过间接换热方式实现冷却水降温。与开式冷却塔不同，闭式冷却塔内部包含两个独立的循环回路：一个是封闭的盘管内循环，另一个是喷淋水与空气的外循环。

在闭式冷却塔运行过程中，中央空调系统的冷却水在密闭的铜管或不锈钢管内流动，完全不与外部空气接触。塔顶的喷淋系统将冷却水均匀喷洒在盘管外表面，形成水膜。同时，风机驱动空气流过盘管表面，通过水膜蒸发吸热和空气与管壁的对流换热双重机制，将盘管内冷却水的热量带走。降温后的冷却水返回空调系统循环使用，而喷淋水则落入底部集水槽，少量蒸发损失通过自动补水系统补充。

闭式冷却塔的独特设计带来了多项优势：水质保持稳定，避免了外界污染物进入系统；节水效果显著，水损耗量比开式塔大幅减少；适应恶劣环境能力强，尤其适合在多尘、有腐蚀性气体的场合使用。

二、闭式冷却塔在中央空调系统中的适用性

中央空调水系统完全可以采用闭式冷却塔，这不仅技术上可行，而且在许多应用场景下相比开式冷却塔更具优势。中央空调水系统主要包括冷冻水系统、冷却水系统和冷凝水系统三个子系统，其中冷却水系统是与冷却塔直接关联的部分。

在传统的中央空调系统中，冷却水系统多为开式设计，冷却水与空气直接接触进行热交换。虽然这种设计初期投资较低，但容易导致水质污染、水垢积聚、细菌滋生等问题。而闭式冷却塔的应用正好解决了这些痛点，特别适用于以下场景：

水资源匮乏地区：闭式冷却塔的节水特性在水费昂贵的地区经济效益显著。

环境条件恶劣的场所：多风沙、多粉尘或空气中有腐蚀性气体的环境，闭式塔能..系统稳定运行。

空间受限的项目：闭式冷却塔结构紧凑，尤其横流式设计占地面积小，适合空间受限的场合。

值得注意的是，在北方寒冷地区，闭式冷却塔冬季可只运行内循环，停开外循环水泵，既提供足够排热能力，又防止结冰，减少结垢。这一特性使其在低温环境下仍能保持..运行。

三、闭式与开式冷却塔的综合对比

要..了解闭式冷却塔在中央空调水系统中的应用价值，有必要将其与开式冷却塔进行系统对比：

1. 换热方式与水质保持

开式冷却塔采用直接换热方式，循环水与空气直接接触，易吸收空气中的灰尘、杂质和微生物，水质容易恶化。这意味着需要频繁的水处理和维护，否则可能导致空调系统管路堵塞、腐蚀等问题。

闭式冷却塔则采用间接换热设计，冷却水在密闭盘管内流动，不与空气直接接触，水质保持稳定。这不仅减少了水处理药剂的使用量，还能有效防止冷水机组冷凝器、换热器堵塞，延长设备使用寿命。

2. 能耗与水资源消耗

开式冷却塔依赖冷却水蒸发散热，换热效率较高，风机功率相对较小，能耗较低，但水资源蒸发损失大，需持续补水，长期运行水费成本较高。

闭式冷却塔换热过程多了盘管传热环节，换热效率略低，风机和喷淋泵能耗稍高，但节水效果显著，补水需求远低于开式塔。从全生命周期成本分析，在水资源紧张的地区，闭式塔的经济性更加突出。

3. 维护成本与系统稳定性

开式冷却塔因水质易污染，需定期清理填料、集水池内的污垢和微生物，还需频繁投放水质处理药剂，维护频率高、成本高。

闭式冷却塔水质稳定，仅需定期检查喷淋系统、清理盘管外表面的少量积尘，维护内容简单，频率低，长期维护成本更低。同时，闭式系统避免了因水质问题导致的中央空调系统故障，提高了系统运行的稳定性与可靠性。

在中央空调水系统中成功应用闭式冷却塔，需注意以下设计要点：

1. 系统配置与参数设计

闭式冷却塔系统的设计应结合建筑负荷特性、当地气象条件和使用要求。重要参数包括：冬季冷负荷通常略低于夏季，冷水温度可比夏季高1-2℃；结合板式换热器换热温差，冷却塔供冷的冷却水设计温度可基本等同夏季空调冷水设计温度。

供水温度宜取6-7℃（.低控制在3℃以上），供回水温差≤4℃；板换温差取1.5℃（过小易导致板换面积过大，过大则..供冷时间短，自然冷源利用不充分）。供冷区域一般可实现8℃供水、13℃回水的水温参数。

2. 防冻与保温措施

在寒冷地区，防冻是闭式冷却塔系统设计的关键考量。冷却水管需保温；冬季温度低于0℃时，冷却塔应设防冻措施。当室外温度低于0℃连续超过2小时，或室内空调负荷小、冷却塔供冷能力大导致水温难保持0℃以上时，需特别防范室外管道结冰。

供冷工况时流经冷却塔的流量不应大于额定流量，且不小于额定流量的50%（防止气温过低时冻结）。冬季不使用的冷却塔和室外管道需泄空防冻；冷却水室内管线需保温防结露。

3. 水力平衡与控制系统

闭式冷却塔系统应遵循水力平衡原则，..各个支路的水流量均匀，防止出现死角和水锤现象。控制系统应能根据室外湿球温度自动切换运行模式，当湿球温度低到一定值（如12℃）时，可转换为..制冷模式，关闭制冷主机，充分利用自然冷源。

板式换热器的选型也至关重要，其阻力需接近冷水机组冷凝器阻力，避免冷却水管路阻力过小导致冷却泵过载启动困难。一般设置两台板换，每台分担65%-70%冷负荷，..一用一备。

五、闭式冷却塔的节能特性与经济效益

闭式冷却塔在中央空调系统中的应用带来显著的节能效益，尤其在..制冷方面表现突出：

1. ..制冷技术

闭式冷却塔可实现..制冷（Free Cooling），当室外湿球温度低于一定值时（通常为10-12℃），可以关闭制冷主机，直接利用流经冷却塔的循环水为建筑提供冷量。

这一过程通过旁通管路和板式换热器实现，冷却水通过自然冷却即可满足空调末端的冷量需求，大幅减少制冷主机运行时间。在过渡季节和冬季，这种..制冷方式可节约大量能源，显著降低运行成本。

2. 实际节能效果分析

以实际案例为例，华北某高科技产业园采用闭式冷却塔系统后，仅运行一个冬季就可节约运行成本70余万元。投资回收期通常在2-3年，长期经济效益显著。

节能计算表明，若1000kW冷量的系统在冬季采用..制冷模式运行1000小时，相比传统制冷模式，可节电约25万度，折合标准煤约30.7吨。这一节能效果在低温地区更为明显。

六、应用场景与选型建议

闭式冷却塔在以下应用场景中表现尤为出色：

高科技产业园区：对温湿度控制要求严格，同时需要全年供冷的场所。

水资源匮乏地区：闭式冷却塔的节水特性在水费昂贵的地区经济效益显著。

环境条件恶劣的工业区：多风沙、多粉尘环境，闭式塔能..系统稳定运行。

对周边环境要求高的场所：如数据中心、档案室等，可避免开式塔水雾导致的环境潮湿问题。

在选型过程中，需综合考虑工程的冷却负荷、进出水温、湿球温度、占地面积、噪声控制等因素。同时，应针对特定的水质条件、运行工况及经济性要求，对填料和喷淋系统的设计参数进行优化。

结  语

中央空调水系统完全可以采用闭式冷却塔，且在许多应用场景下相比开式系统更具优势。闭式冷却塔通过其独特的设计，解决了开式系统水质污染、水资源浪费和维护频繁等问题，特别适合对水质要求高、水资源匮乏或环境条件恶劣的地区。

随着建筑节能要求的提高和空调系统优化需求的增强，高 效智能的闭式冷却塔产品及成套技术将获得更广泛的应用。在具体项目中，设计师应结合当地气候条件、水资源状况、投资预算和运行成本要求，科学合理地进行系统选型与设计，充分发挥闭式冷却塔的技术优势，实现能源效率.大化与生命周期成本.优化。

（文章文字内容摘自微信公众号暖通小知识，图片均为欧亚制冷工程实拍）

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