冷卻水塔的功能及基本原理

冷卻水塔的功能及基本原理

     所謂冷卻水塔顧名思義即是應用於散熱冷卻為目的之塔狀灑水系統；以一般常見於樓頂之中小型空調用冷卻水塔而言，其結構不外乎一圓型或方形殼體，而殼體內由上而下分別為一抽風馬達及帶動之抽風扇，擋水板，撒(散)水器，散熱材(填充材)，入風口，最底下為水槽、進出水管及抽水馬達，可參考圖1所示，其功能為將空調主機所吸收或產生之熱能經由冷卻水的傳送在冷卻水塔中藉由水與空氣的直接接觸將熱能排放至大氣中。由於水具有高潛熱(蒸發熱)熱能，加上取得容易，而空氣具有吸濕能力，在這種有利條件下，冷卻水塔成為散熱最有效且最便宜的工具。

冷卻水塔內擋水板主要用於阻擋細小水滴的散失，當熱水透過灑水噴嘴均允噴灑在冷卻水塔內之填料上端，藉由重力向下方流動，由於空氣的反向流動會造成較小液滴隨空氣流往上帶走，為了減少冷卻水的損失，須於水塔灑水噴嘴上方設置擋水版裝置，小液滴遇到擋水裝置受到阻擋而附著於檔水版上，等檔水版上之液滴累積至較大時，當其重力高於空氣流帶動之阻抗反向力時，水滴便會向下掉落於填料上。

冷卻水塔形式分類簡介

依空氣驅動型式大致可分為：

機械力驅動型(Mechanical draft)

自然對流型(Nature Draft)

依空氣與水的相對流路方向可分為：

反向流式(俗稱逆流式或反流式)

交叉流式(俗稱橫流式或交流式)

依冷卻水環路可分為：

密閉環路型冷卻水塔或稱為密閉式冷卻水塔

開放環路型冷卻水塔或稱為開放式冷卻水塔

選用冷卻水塔之確觀念

冷卻水塔所需排除之熱量包括冷卻容量與壓縮熱之和，通常，使用氟氯烷系冷媒的空調系統之冷卻水塔負荷為空調主機容量的125%

冷卻水塔廠商建立最好以130%為宜．

當冷房能力為1RT=3024Kcal/hr時,則冷卻水塔散熱能力為1RT=3900Kcal/hr

冷卻水塔之溫度差，並非決定於冷卻水塔本身，而係熱交換器，其值決定於

Kcal/hr = LPM(流量) × 60 × 溫度差℃

     冷卻水流經熱交換器後送至冷卻水塔之水量與本身之熱負載有關，故很顯然地，溫度差與冷卻水塔大小無關，而係直接與熱負載和流經系統之水量成函數關係。理論上，當空氣之濕球溫度與冷卻水溫愈接近時(溫度差距愈小)則選定之冷卻水塔愈大，通常在溫度差距為3℃(或5℉)時為最大極限，如進一步推敲，假設冷卻水塔已經安裝完成，在某一濕球溫度條件下，溫度差保持一定值時，溫度差距愈大時，排出之熱負載也就愈多，總而言之，其循環水量相對增加。一般而言，冷卻水塔之選用應考慮，熱負載之大小及循環水量、冷卻水出入口溫度、外氣條件(濕球溫度)、循環水之水質、場地及環境(含空間大小)、馬達及電力狀況等因素。針對這些考慮項目，故冷卻水塔選定之正確觀念為：

    當冷水溫度不變，而溫度差增加時(熱水溫度增加)，則冷卻水塔亦應適度加大。當熱水溫度保持固定不變，而溫度差增加時(冷水溫度降低，溫度差距變小)，冷卻水塔將明顯加大。

    若循環水量、濕球溫度、溫度差距等保持一定值時，熱負載增加將促使溫度差增加，則冷卻水塔之大小將隨著熱負載加大。若熱負載、濕球溫度、溫度差距等保持一定值時，循環水量減少、溫度增加時，則冷卻水塔之大小將隨著循環水量減小。

     同一冷卻水塔，若溫度差及循環水量一定時，濕球溫度愈高，則溫度差距愈小。